Obiettivi di lavoro

Lo scopo di questo lavoro è studiare i principi delle tecnologie Ethernet e Fast Ethernet e lo sviluppo pratico di metodi per valutare le prestazioni di una rete costruita sulla base della tecnologia Fast Ethernet.

Informazioni teoriche

Tecnologia ethernet. La specifica della rete Ethernet è stata proposta da DEC, Intel e Xerox (DIX) nel 1980 e poco dopo si è basata sullo standard IEEE 802.3.

Le prime versioni di Ethernet vl.O ed Ethernet v2.0 utilizzavano solo il cavo coassiale come mezzo di trasmissione. Lo standard IEEE 802.3 consente anche l'utilizzo di doppino intrecciato e fibra ottica come mezzo di trasmissione (1000 Mbps).

Nella notazione Ethernet (10BASE2, 100BASE-TX, ecc.), il primo elemento indica la velocità dati in Mbps; il secondo elemento BASEB significa che viene utilizzata la trasmissione diretta (non modulata); il terzo elemento B indica il valore arrotondato della lunghezza del cavo in centinaia di metri B (10BASE2 - 185 m, 10BASE5 - 500 m) o il tipo di mezzo trasmissivo (T, TX, T2, V T4 - doppino; FX, FL, FB, SX e LX - fibra ottica; CX è un cavo biassiale per Gigabit Ethernet).

Ethernet si basa su Metodo di accesso multiplo Carrier Sense con rilevamento delle collisioni - CSMA/CD

• (Vettore Sense con accesso multiplo e rilevamento delle collisioni), implementato dagli adattatori di ogni nodo di rete a livello hardware o firmware:
• tutti gli adattatori hanno un dispositivo di accesso ai media (MAU) - un ricetrasmettitore collegato a un supporto di trasmissione dati comune (condiviso);
• ogni adattatore di nodo ascolta la linea prima di trasmettere informazioni fino a quando non c'è segnale (portante);
• l'adattatore genera quindi un frame (frame) che inizia con un preambolo di sincronizzazione seguito da un flusso di dati binari in codice di autosincronizzazione (Manchester);
• altri nodi ricevono il segnale inviato, sincronizzano B sul preambolo e lo decodificano in una sequenza di bit;
• la fine di una trasmissione di frame è determinata dal rilevamento da parte del ricevitore dell'assenza di una portante;
• in caso di scoperta collisioni(collisioni di due segnali provenienti da nodi diversi) i nodi trasmittenti interrompono la trasmissione del frame, dopodiché B dopo un periodo di tempo casuale (ciascuno attraverso il proprio) riprova la trasmissione dopo che la linea è stata rilasciata; al successivo fallimento B si effettua il tentativo successivo (e così via fino a 16 volte) e l'intervallo di ritardo B aumenta;
• la collisione è rilevata dal ricevitore ad una lunghezza di trama B non standard, che non può essere inferiore a 64 byte, esclusa la premessa;
• tra i frame, deve essere previsto un intervallo di tempo ( interframe o interpacket gap, IPG - divario tra i pacchetti) durata B 9,6 µs - il nodo non ha il diritto di iniziare la trasmissione prima dell'intervallo B IPG, dopo aver determinato il momento del guasto della portante.

Definizione 1. Dominio di collisione- un gruppo di nodi collegati da un mezzo trasmissivo comune (cavi e ripetitori).

La lunghezza del dominio di collisione è limitata dal tempo di propagazione del segnale tra i nodi più distanti tra loro.

Definizione 2. Diametro del dominio di collisioneè la distanza tra i due terminali più lontani tra loro.

Definizione 3. Intervallo di bitè il tempo necessario per trasmettere un bit.

L'intervallo di bit in Ethernet (a 10 Mbps) è 0,1 µs.

Tecnologia Fast Ethernet. Nella tecnologia Fast Ethernet, l'intervallo di bit è 0,01 µs, il che fornisce un aumento di dieci volte della velocità di trasferimento dei dati. Allo stesso tempo, il formato del frame, la quantità di dati trasportati nel frame e il meccanismo di accesso al canale di trasmissione dei dati sono rimasti invariati rispetto a Ethernet.

Fast Ethernet utilizza un mezzo di trasmissione a 100 Mbps, denominato "100BASE-T4" e "100BASE-TX" (doppino intrecciato) nella specifica IEEE 802.3u; "100BASE-FX" e "100BASE-SX" (fibra).

Regole di costruzione della rete

Il primo modello di rete Fast Ethernet. Il modello è, infatti, un insieme di regole per costruire una rete (Tabella L.1):

• - la lunghezza di ciascun segmento di doppino intrecciato deve essere inferiore a 100 m;
• - la lunghezza di ciascun segmento di fibra ottica deve essere inferiore a 412 m;
• - se si utilizzano cavi MP (Media Independent Interface), ciascuno di essi deve essere inferiore a 0,5 m;
• - nella valutazione dei parametri temporali della rete non si tiene conto dei ritardi introdotti dal cavo MP, in quanto parte integrante dei ritardi B introdotti dai terminali (terminali) e dai ripetitori.

Tabella L. 1

Diametro massimo consentito del dominio di collisione in Fast Ethernet

La norma definisce due classi di ripetitori:

• I ripetitori di classe I convertono i segnali di ingresso B in forma digitale e, dopo la trasmissione, ricodificano i dati digitali B in segnali fisici; la conversione del segnale al ripetitore richiede del tempo, quindi è consentito un solo ripetitore di classe B I nel dominio di collisione;
• i ripetitori di classe II trasmettono immediatamente i segnali ricevuti senza alcuna conversione, quindi ad essi possono essere collegati solo segmenti che utilizzano gli stessi metodi di codifica dei dati; non più di due ripetitori di classe II possono essere utilizzati in un dominio di collisione.

Il secondo modello di rete Fast Ethernet. Il secondo modello contiene una sequenza di calcoli dei parametri temporali della rete nella modalità semiduplex di scambio dati. Il diametro del dominio di collisione e il numero di segmenti in esso contenuti sono limitati dal tempo di andata e ritorno richiesto per corretto funzionamento meccanismo di rilevamento e risoluzione delle collisioni (Tabella L.2).

Tabella L2

Ritardi temporali dei componenti di rete Fast Ethernet

Il tempo di andata e ritorno viene calcolato per il percorso nel caso peggiore (in termini di propagazione del segnale) tra due nodi del dominio di collisione. Il calcolo viene effettuato sommando le temporizzazioni nei segmenti, ripetitori e terminali.

Per calcolare il tempo di doppio giro, moltiplicare la lunghezza del segmento per il valore del tempo specifico di doppio giro del segmento corrispondente. Una volta determinati i tempi di andata e ritorno per tutti i segmenti del percorso peggiore, ad essi deve essere aggiunto il ritardo introdotto da una coppia di nodi terminali e ripetitori. Per tenere conto di ritardi imprevisti, si consiglia di aggiungere altri 4 intervalli di bit (bi)B al risultato ottenuto e confrontare il risultato con il numero 512. Se il risultato ottenuto non supera 512 bi, la rete è considerata operativo.

Un esempio di calcolo della configurazione di una rete Fast Ethernet. Sulla fig. L.28 è un esempio di una delle configurazioni di rete Fast Ethernet massime consentite.

Riso. L.28. Esempio di una configurazione di rete Fast Ethernet valida

Il diametro del dominio di collisione è calcolato come somma delle lunghezze dei segmenti A (100 m), B (5 m) e C (100 m) ed è pari a 205 m La lunghezza del segmento che collega i ripetitori B può essere superiore a 5 m, se il diametro del dominio di collisione non supera il limite consentito per questa configurazione. Lo switch (hub di commutazione), che fa parte della rete (vedi Fig. L.28), è considerato il dispositivo terminale, poiché le collisioni non si propagano attraverso di esso, non viene preso in considerazione nel calcolo del diametro B del dominio di collisione della rete Fast Ethernet. La rete soddisfa le regole del primo modello.

Esaminiamolo ora con il secondo modello. I percorsi peggiori nel dominio di collisione vanno da DTE1 a DTE2 e da DTE1 all'hub di commutazione. Entrambi i percorsi sono costituiti da tre segmenti a doppino intrecciato collegati da due ripetitori di classe II. Due segmenti hanno una lunghezza massima consentita di 100 m La lunghezza del segmento che collega i ripetitori è di 5 m.

Si supponga che tutti e tre i segmenti in questione siano segmenti 100BASE-TX e si utilizzi un doppino intrecciato di categoria 5. L.Z riporta i valori del tempo di un doppio giro per i percorsi in esame (vedi Fig. L.28). Sommando i numeri dalla seconda colonna di questa tabella, otteniamo 511,96 bi: questo sarà il momento di un doppio giro per il percorso peggiore.

Tabella L.3

Doppio tempo di consegna della rete Internet veloce

Va notato che in questo caso non esiste un margine di sicurezza di 4 bi, poiché in questo esempio vengono utilizzati i peggiori valori di ritardo (vedi Tabella L.2). Le caratteristiche di temporizzazione effettive dei componenti FastB Ethernet possono differire in meglio.

Compito da svolgere

È necessario valutare le prestazioni di una rete Fast Ethernet a 100 Mbit secondo il primo e il secondo modello. Le configurazioni di rete sono riportate nella tabella. L.4. La topologia di rete è mostrata in fig. L.29-L.ZO.

Tabella L.4

Opzioni attività

	Segmento 1	Segmento 2	Segmento 3	Segmento 4	Segmento 5	Segmento 6
	100BASEX, 100m	100BASETX, 95 m	100BASETX, 80m		100BASEX, 100m	100BASEX, 100m

	Segmento 1	Segmento 2	Segmento 3	Segmento 4	Segmento 5	Segmento 6
	YUOWABE-TH, 15 m	YUOWABE-TH, 5 m	YuOVAE-TH, 5 m	100V ABE-EX, 400 m	YUOWABE-TH, 10 m	YUOWABE-TH, 4 m
	YUOWABE-TH, 60 m	YUOWABE-TH, 95 m	YUOWABE-TH, 10 m	YUOWABE-TH, 10 m	YUOWABE-TH, 90 m	YUOWABE-TH, 95 m

Riso. L.29. Topologia di rete 1

Riso. L.30. Topologia di rete 2

introduzione

Lo scopo di questa relazione era una presentazione breve e accessibile dei principi di base di funzionamento e delle caratteristiche delle reti di computer, utilizzando come esempio Fast Ethernet.

Una rete è un gruppo di computer collegati e altri dispositivi. Lo scopo principale delle reti informatiche è la condivisione delle risorse e l'implementazione della comunicazione interattiva sia all'interno di un'azienda che all'esterno di essa. Le risorse sono dati, applicazioni e periferiche, come un'unità esterna, una stampante, un mouse, un modem o un joystick. Il concetto di comunicazione interattiva dei computer implica lo scambio di messaggi in modalità reale volta.

Esistono molti insiemi di standard per la trasmissione dei dati nelle reti di computer. Uno dei set è lo standard Fast Ethernet.

Da questo materiale imparerai:

• Tecnologie Fast Ethernet
• Interruttori
• Cavo FTP
• Tipi di connessione
• Topologie di reti informatiche

Nel mio lavoro illustrerò i principi di funzionamento di una rete basata sullo standard Fast Ethernet.

Le tecnologie di commutazione LAN (Local Area Network) e Fast Ethernet sono state sviluppate in risposta all'esigenza di migliorare le prestazioni delle reti Ethernet. Aumentando il throughput, queste tecnologie possono eliminare i colli di bottiglia della rete e supportare le applicazioni che richiedono velocità di trasferimento dati elevate. Il bello di queste soluzioni è che non devi scegliere l'una o l'altra. Sono complementari, quindi le prestazioni della rete possono essere spesso migliorate utilizzando entrambe le tecnologie.

Le informazioni raccolte saranno utili sia per coloro che iniziano a studiare le reti di computer sia per gli amministratori di rete.

1. Schema di rete

2. Tecnologia Fast Ethernet

rete informatica veloce ethernet

Fast Ethernet è il risultato dell'evoluzione della tecnologia Ethernet. Basati e mantenendo intatto lo stesso metodo CSMA/CD (Channel Inquiry Multiple Access with Collision Detection), i dispositivi Fast Ethernet funzionano fino a 10 volte la velocità di Ethernet. 100 Mbps. Fast Ethernet fornisce una larghezza di banda sufficiente per applicazioni quali progettazione e produzione assistite da computer (CAD/CAM), grafica e imaging e multimedia. Fast Ethernet è compatibile con Ethernet a 10 Mbps, quindi l'integrazione di Fast Ethernet nella tua LAN è più conveniente con uno switch piuttosto che con un router.

Interruttore

Con interruttori molti gruppi di lavoro possono essere interconnessi per formare una grande LAN (vedi diagramma 1). Gli switch economici hanno prestazioni migliori rispetto ai router, fornendo un funzionamento LAN più efficiente. I gruppi di lavoro Fast Ethernet, inclusi uno o due hub, possono essere collegati tramite uno switch Fast Ethernet per aumentare ulteriormente il numero di utenti e coprire un'area più ampia.

Ad esempio, considera il seguente interruttore:

Riso. 1 D-Link-1228/ME

La serie di switch DES-1228/ME include switch Fast Ethernet "premium" di livello 2 configurabili. Con funzionalità avanzate, i dispositivi DES-1228/ME sono una soluzione economica per la creazione di una rete sicura e ad alte prestazioni. Caratteristiche distintive le caratteristiche di questo switch sono l'elevata densità di porte, 4 porte uplink gigabit, piccole modifiche alle impostazioni per la gestione della larghezza di banda e la gestione avanzata della rete. Questi switch consentono di ottimizzare la rete sia in termini di funzionalità che di caratteristiche di costo. Gli interruttori della serie DES-1228/ME sono la soluzione ottimale sia in termini di funzionalità che di caratteristiche di costo.

Cavo FTP

Cavo LAN-5EFTP-BLè costituito da 4 coppie di conduttori unipolari in rame.

Diametro conduttore 24AWG.

Ogni conduttore è racchiuso in un isolamento in HDPE (polietilene ad alta densità).

Due conduttori intrecciati con un passo appositamente selezionato costituiscono un doppino intrecciato.

4 doppini intrecciati sono avvolti con una pellicola di polietilene e insieme a un conduttore di terra unipolare in rame sono racchiusi in una comune schermatura in lamina e una guaina in PVC.

Collegamento diretto (diretto)

Serve:

• 1. Per collegare un computer a uno switch (hub, switch) tramite scheda di rete computer
• 2. Per connettersi alle periferiche di rete dello switch (hub, switch) - stampanti, scanner
• 3. per UPLINK "e su un interruttore di livello superiore (hub, interruttore) - gli interruttori moderni possono configurare automaticamente gli ingressi nel connettore per la ricezione e la trasmissione

Collegamento incrociato (crossover)

Serve:

• 1. Per il collegamento diretto di 2 computer a una rete locale, senza l'uso di apparecchiature di commutazione (hub, switch, router, ecc.).
• 2. per uplink, collegamento a uno switch di livello superiore in una rete locale complessa, per i vecchi tipi di switch (hub, switch), hanno un connettore separato, contrassegnato con "UPLINK" o una X.

Stella di topologia

alle stelle- la topologia di base di una rete di computer in cui tutti i computer della rete sono collegati a un nodo centrale (solitamente uno switch), formando un segmento di rete fisica. Tale segmento di rete può funzionare sia separatamente che come parte di una topologia di rete complessa (solitamente un "albero"). L'intero scambio di informazioni passa esclusivamente attraverso il computer centrale, che in questo modo ha un carico molto grande, quindi non può fare altro che la rete. Di norma, è il computer centrale ad essere il più potente ed è su di esso che vengono assegnate tutte le funzioni di gestione dello scambio. In linea di principio non sono possibili conflitti in una rete con topologia a stella, poiché la gestione è completamente centralizzata.

Applicazione

La classica Ethernet a 10 Mbit soddisfa la maggior parte degli utenti da circa 15 anni. Tuttavia, all'inizio degli anni '90, è insufficiente portata. Per i computer accesi Processori Intel 80286 o 80386 con bus ISA (8 MB/s) o EISA (32 MB/s), la larghezza di banda del segmento Ethernet era 1/8 o 1/32 del collegamento memoria-disco, e questo era in buon accordo con il rapporto tra i volumi di dati elaborati localmente e i dati trasmessi sulla rete. Per le stazioni client più potenti con un bus PCI (133 MB/s), questa quota è scesa a 1/133, il che ovviamente non era sufficiente. Di conseguenza, molti segmenti di Ethernet a 10 Mbit sono diventati congestionati, la risposta dei server al loro interno è diminuita in modo significativo e la frequenza delle collisioni è aumentata in modo significativo, riducendo ulteriormente il throughput utile.

C'è bisogno di sviluppare una "nuova" Ethernet, ovvero una tecnologia che sia altrettanto efficace in termini di rapporto qualità/prezzo con una performance di 100 Mbps. A seguito di ricerche e ricerche, gli esperti sono stati divisi in due campi, che alla fine hanno portato all'emergere di due nuove tecnologie: Fast Ethernet e l00VG-AnyLAN. Si differenziano per il grado di continuità con la classica Ethernet.

Nel 1992, un gruppo di produttori di apparecchiature di rete, inclusi i leader nella tecnologia Ethernet come SynOptics, 3Com e molti altri, ha formato la Fast Ethernet Alliance senza scopo di lucro per sviluppare uno standard nuova tecnologia, che doveva preservare il più possibile le caratteristiche della tecnologia Ethernet.

Il secondo campo è stato guidato da Hewlett-Packard e AT&T, che si sono offerti di sfruttare alcune delle ben note carenze della tecnologia Ethernet. Dopo qualche tempo, a queste aziende si unì IBM, che contribuì con una proposta per fornire una certa compatibilità con le reti Token Ring nella nuova tecnologia.

Allo stesso tempo, è stato formato un gruppo di ricerca nel comitato IEEE 802 per esplorare il potenziale tecnico delle nuove tecnologie ad alta velocità. Tra la fine del 1992 e la fine del 1993, il gruppo IEEE ha studiato soluzioni a 100 Mbit di vari fornitori. Insieme alle proposte della Fast Ethernet Alliance, il gruppo ha anche preso in considerazione la tecnologia ad alta velocità di Hewlett-Packard e AT&T.

Al centro delle discussioni c'era il problema del mantenimento di un metodo di accesso casuale CSMA/CD. La proposta di Fast Ethernet Alliance ha mantenuto questo metodo garantendo così la continuità e la coerenza delle reti a 10 Mbps e 100 Mbps. La coalizione di HP e AT&T, che ha avuto il supporto di un numero molto inferiore di produttori nel settore delle reti rispetto alla Fast Ethernet Alliance, ha proposto un metodo di accesso completamente nuovo chiamato Priorità della domanda- accesso prioritario su richiesta. Ha cambiato significativamente il comportamento dei nodi nella rete, quindi non poteva adattarsi alla tecnologia Ethernet e allo standard 802.3 ed è stato organizzato un nuovo comitato IEEE 802.12 per standardizzarlo.

Nell'autunno del 1995, entrambe le tecnologie sono diventate standard IEEE. Il comitato IEEE 802.3 ha adottato la specifica Fast Ethernet come standard 802.3, che non è uno standard autonomo, ma un'aggiunta allo standard 802.3 esistente sotto forma di capitoli da 21 a 30. Il comitato 802.12 ha adottato la tecnologia l00VG-AnyLAN, che utilizza un nuovo metodo di accesso Demand Priority e supporta frame di due formati: Ethernet e Token Ring.

v Il livello fisico della tecnologia Fast Ethernet

Tutte le differenze tra la tecnologia Fast Ethernet ed Ethernet sono concentrate a livello fisico (Fig. 3.20). I livelli MAC e LLC in Fast Ethernet sono rimasti esattamente gli stessi e sono descritti nei precedenti capitoli degli standard 802.3 e 802.2. Pertanto, considerando la tecnologia Fast Ethernet, studieremo solo alcune opzioni per il suo livello fisico.

La struttura più complessa del livello fisico della tecnologia Fast Ethernet è dovuta al fatto che utilizza tre opzioni per i sistemi via cavo:

• cavo multimodale in fibra ottica, vengono utilizzate due fibre;
• Doppino intrecciato di categoria 5, vengono utilizzate due coppie;
• · Doppino intrecciato di categoria 3, vengono utilizzate quattro coppie.

Il cavo coassiale, che ha dato al mondo la prima rete Ethernet, non era tra i mezzi di trasmissione dati consentiti dalla nuova tecnologia Fast Ethernet. Questa è una tendenza generale in molte nuove tecnologie, come brevi distanze Il doppino intrecciato di categoria 5 consente di trasferire i dati alla stessa velocità del cavo coassiale, ma la rete è più economica e più comoda da usare. Su lunghe distanze, la fibra ottica ha una larghezza di banda molto maggiore rispetto a quella coassiale e il costo della rete non è molto più elevato, soprattutto se si considerano gli elevati costi di risoluzione dei problemi di un grande sistema di cavi coassiali.

Differenze tra tecnologia Fast Ethernet e tecnologia Ethernet

L'eliminazione del cavo coassiale ha fatto sì che le reti Fast Ethernet abbiano sempre una struttura ad albero gerarchica costruita su hub, proprio come le reti l0Base-T/l0Base-F. La principale differenza tra le configurazioni di rete Fast Ethernet è la riduzione del diametro della rete a circa 200 m, che si spiega con una riduzione di 10 volte del tempo di trasmissione del frame di lunghezza minima a causa di un aumento di 10 volte della velocità di trasmissione rispetto a 10 Mbit Ethernet.

Tuttavia, questa circostanza non ostacola realmente la costruzione di grandi reti basate sulla tecnologia Fast Ethernet. Il fatto è che la metà degli anni '90 è stata caratterizzata non solo dall'uso diffuso di tecnologie ad alta velocità a basso costo, ma anche dal rapido sviluppo delle reti locali basate su switch. Quando si utilizzano gli switch, il protocollo Fast Ethernet può funzionare in modalità full duplex, in cui non ci sono restrizioni sulla lunghezza totale della rete, ma solo restrizioni sulla lunghezza dei segmenti fisici che collegano i dispositivi vicini (adapter-to-switch o switch -per-cambiare) rimangono. Pertanto, nella creazione di backbone LAN a lunga distanza, viene utilizzata attivamente anche la tecnologia Fast Ethernet, ma solo in versione full-duplex, insieme agli switch.

In questa sezione viene trattata la versione half-duplex della tecnologia Fast Ethernet, che soddisfa pienamente la definizione di un metodo di accesso descritto nello standard 802.3.

Rispetto alle opzioni per l'implementazione fisica di Ethernet (e ce ne sono sei), in Fast Ethernet, le differenze tra ciascuna opzione dalle altre sono più profonde: cambiano sia il numero di conduttori che i metodi di codifica. E poiché le versioni fisiche di Fast Ethernet sono state create contemporaneamente, e non evolutivamente, come per le reti Ethernet, è stato possibile determinare in dettaglio quei sottolivelli del livello fisico che non cambiano da versione a versione, e quei sottolivelli che sono specifici per ogni versione dell'ambiente fisico.

Lo standard ufficiale 802.3 ha stabilito tre diverse specifiche per il livello fisico Fast Ethernet e ha dato loro i seguenti nomi:

Struttura del livello fisico Fast Ethernet

• · 100Base-TX per cavo a doppino intrecciato UTP di categoria 5 a due coppie o cavo a doppino intrecciato schermato STP di tipo 1;
• · 100Base-T4 per cavo UTP a 4 coppie di categoria 3, 4 o 5;
• · 100Base-FX per cavo in fibra multimodale, vengono utilizzate due fibre.

Per tutti e tre gli standard, le seguenti affermazioni e caratteristiche sono vere.

• · I formati di frame Fast Ethernetee sono diversi dai formati di frame Ethernet a 10 Mbit.
• · L'intervallo interframe (IPG) è 0,96 μs e l'intervallo di bit è 10 ns. Tutti i parametri temporali dell'algoritmo di accesso (intervallo di backoff, tempo di trasmissione del frame di lunghezza minima, ecc.), misurati in intervalli di bit, sono rimasti gli stessi, quindi non sono state apportate modifiche alle sezioni dello standard relative al livello MAC.
• · Segno dello stato libero del mezzo è la trasmissione del simbolo Idle del corrispondente codice ridondante su di esso (e non l'assenza di segnali, come negli standard Ethernet 10 Mbps). Lo strato fisico comprende tre elementi:
• o sottolivello di riconciliazione;
• o interfaccia indipendente dai media (Mil);
• o Dispositivo di livello fisico (PHY).

Il livello di negoziazione è necessario affinché il livello MAC, progettato per l'interfaccia AUI, possa lavorare con il livello fisico tramite l'interfaccia MP.

Il dispositivo di livello fisico (PHY) è costituito, a sua volta, da diversi sottostrati (vedi Fig. 3.20):

• · un sottolivello di codifica dei dati logici che converte i byte provenienti dal livello MAC in simboli di codice 4V / 5V o 8V / 6T (entrambi i codici sono utilizzati in tecnologia Fast Ethernet);
• • sottolivelli Physical Attachment e Physical Media Dependency (PMD), che forniscono la generazione del segnale secondo un metodo di codifica fisica, come NRZI o MLT-3;
• · un sottolivello di negoziazione automatica che consente a due porte comunicanti di selezionare automaticamente la modalità operativa più efficiente, come half duplex o full duplex (questo sottolivello è opzionale).

L'interfaccia IP supporta un modo indipendente dal supporto per lo scambio di dati tra il sottolivello MAC e il sottolivello PHY. Questa interfaccia è simile nello scopo all'interfaccia AUI della classica Ethernet, tranne per il fatto che l'interfaccia AUI era situata tra il sottolivello di codifica del segnale fisico (per qualsiasi opzione di cavo, è stato utilizzato lo stesso metodo di codifica fisica: il codice Manchester) e il sottolivello di collegamento fisico al supporto e l'interfaccia MP si trova tra il sottolivello MAC e i sottolivelli di codifica del segnale, che sono tre nello standard Fast Ethernet: FX, TX e T4.

Il connettore MP, a differenza del connettore AUI, ha 40 pin, la lunghezza massima del cavo MP è di un metro. I segnali trasmessi tramite l'interfaccia MP hanno un'ampiezza di 5 V.

Livello fisico 100Base-FX - fibra multimodale, due fibre

Questa specifica definisce il funzionamento del protocollo Fast Ethernet su fibra multimodale in modalità half duplex e full duplex in base al collaudato schema di codifica FDDI. Come nello standard FDDI, ogni nodo è connesso alla rete da due fibre ottiche provenienti dal ricevitore (R x) e dal trasmettitore (T x).

Esistono molte somiglianze tra le specifiche l00Base-FX e l00Base-TX, quindi le proprietà comuni alle due specifiche verranno fornite con il nome generico l00Base-FX/TX.

Mentre 10Mbps Ethernet utilizza la codifica Manchester per rappresentare i dati quando trasmessi su un cavo, lo standard Fast Ethernet definisce un metodo di codifica diverso, 4V/5V. Questo metodo ha già dimostrato la sua efficacia nello standard FDDI ed è stato trasferito alla specifica l00Base-FX/TX senza modifiche. Con questo metodo, ogni 4 bit di dati del sottolivello MAC (chiamati simboli) sono rappresentati da 5 bit. Il bit ridondante consente l'applicazione di codici potenziali quando ciascuno dei cinque bit è rappresentato come impulsi elettrici o ottici. L'esistenza di combinazioni di caratteri vietate consente di rifiutare caratteri errati, il che aumenta la stabilità delle reti con l00Base-FX/TX.

Per separare il frame Ethernet dai simboli Idle, viene utilizzata una combinazione dei simboli Start Delimiter (una coppia di simboli J (11000) e K (10001) del codice 4V / 5V e, dopo il completamento del frame, una T il simbolo viene inserito prima del primo simbolo Idle.

Flusso di dati ininterrotto delle specifiche 100Base-FX/TX

Dopo aver convertito porzioni a 4 bit di codici MAC in porzioni a 5 bit dello strato fisico, devono essere rappresentate come segnali ottici o elettrici in un cavo che collega i nodi della rete. Le specifiche l00Base-FX e l00Base-TX utilizzano metodi di codifica fisica diversi per questo, rispettivamente NRZI e MLT-3 (come nella tecnologia FDDI quando si lavora tramite fibra e doppino).

Livello fisico 100Base-TX - doppino intrecciato DTP Cat 5 o STP tipo 1, due coppie

La specifica l00Base-TX utilizza come mezzo di trasmissione un cavo UTP di categoria 5 o un cavo STP di tipo 1. La lunghezza massima del cavo in entrambi i casi è 100 m.

Le principali differenze rispetto alla specifica l00Base-FX sono l'uso del metodo MLT-3 per la segnalazione di porzioni a 5 bit del codice 4V / 5V su doppino intrecciato, nonché la presenza della funzione di Auto-negoziazione per selezionare il funzionamento della porta modalità. Lo schema di negoziazione automatica consente a due dispositivi collegati fisicamente che supportano più standard di livello fisico che differiscono per bit rate e numero di doppini intrecciati di scegliere la modalità operativa più vantaggiosa. In genere, la procedura di negoziazione automatica si verifica quando si collega una scheda di rete in grado di funzionare a velocità di 10 e 100 Mbps a un hub o uno switch.

Lo schema di negoziazione automatica descritto di seguito è lo standard tecnologico attuale l00Base-T. Prima di questo, i produttori utilizzavano vari schemi proprietari rilevamento automatico velocità delle porte interagenti che non erano compatibili. Lo schema di Autonegoziazione adottato come standard è stato originariamente proposto da National Semiconductor con il nome di NWay.

Totale attualmente definito 5 diverse modalità lavori che i dispositivi twisted pair l00Base-TX o 100Base-T4 possono supportare;

• · l0Base-T - 2 coppie di categoria 3;
• · l0Base-T full-duplex - 2 coppie di categoria 3;
• · l00Base-TX - 2 coppie di categoria 5 (o Tipo 1ASTP);
• · 100Base-T4 - 4 coppie di categoria 3;
• · 100Base-TX full-duplex - 2 coppie di categoria 5 (o tipo 1A STP).

La modalità l0Base-T ha la priorità di chiamata più bassa, mentre la modalità full duplex 100Base-T4 ha la priorità più alta. Il processo di negoziazione avviene all'accensione del dispositivo e può essere avviato in qualsiasi momento anche dal modulo di controllo del dispositivo.

Il dispositivo che ha avviato il processo di negoziazione automatica invia una raffica di impulsi speciali al suo partner Fast Link Pulse Burst (FLP), che contiene una parola a 8 bit che codifica la modalità di interazione proposta, a partire dalla priorità più alta supportata da questo nodo.

Se il nodo peer supporta l'autonegoziazione e può anche supportare la modalità proposta, risponde con un burst FLP in cui riconosce questa modalità ed è qui che finiscono le trattative. Se il nodo partner può supportare una modalità con priorità più bassa, la indica nella risposta e questa modalità viene selezionata come funzionante. Pertanto, viene sempre selezionata la modalità nodo comune con priorità più alta.

Un nodo che supporta solo la tecnologia l0Base-T invia un impulso Manchester ogni 16 ms per verificare la continuità della linea che lo collega con un nodo vicino. Tale nodo non comprende la richiesta FLP che il nodo con la funzione di Autonegoziazione gli fa e continua a inviare i suoi impulsi. Un nodo che ha ricevuto solo impulsi di controllo della continuità della linea in risposta a una richiesta FLP comprende che il suo partner può funzionare solo secondo lo standard l0Base-T e imposta questa modalità di funzionamento da solo.

Livello fisico 100Base-T4 - Doppino intrecciato UTP Cat 3, quattro coppie

La specifica 100Base-T4 è stata sviluppata in modo che il cablaggio a doppino intrecciato esistente di Categoria 3 possa essere utilizzato per Ethernet ad alta velocità.Questa specifica migliora il throughput complessivo trasmettendo flussi di bit su tutte e 4 le coppie di cavi contemporaneamente.

La specifica 100Base-T4 è arrivata più tardi rispetto ad altre specifiche del livello fisico Fast Ethernet. Gli sviluppatori di questa tecnologia volevano principalmente creare specifiche fisiche che fossero il più vicino possibile alle specifiche di l0Base-T e l0Base-F, che funzionavano su due linee di dati: due coppie o due fibre. Per implementare il lavoro su due doppini intrecciati, ho dovuto passare a un cavo di qualità superiore di categoria 5.

Allo stesso tempo, gli sviluppatori della tecnologia concorrente l00VG-AnyLAN inizialmente si sono concentrati sul lavoro su doppino intrecciato di categoria 3; il vantaggio più importante non era tanto nel costo, quanto nel fatto che era già stato posato nella stragrande maggioranza degli edifici. Pertanto, dopo il rilascio delle specifiche l00Base-TX e l00Base-FX, gli sviluppatori della tecnologia Fast Ethernet hanno implementato la propria versione del livello fisico per il doppino intrecciato di Categoria 3.

Invece della codifica 4V/5V, questo metodo utilizza la codifica 8V/6T, che ha uno spettro del segnale più stretto e, a una velocità di 33 Mbps, si inserisce nella banda 16 MHz di un cavo a doppino intrecciato di categoria 3 (quando si codifica 4V/5V, lo spettro del segnale non rientra in questa banda) . Ogni 8 bit di informazioni sul livello MAC vengono codificati con 6 simboli ternari, ovvero cifre con tre stati. Ogni cifra ternaria ha una durata di 40 ns. Il gruppo di 6 cifre ternarie viene quindi trasmesso ad uno dei tre doppini trasmittenti, indipendentemente e in serie.

La quarta coppia viene sempre utilizzata per ascoltare la frequenza portante per il rilevamento delle collisioni. La velocità dati su ciascuna delle tre coppie di trasmissione è 33,3 Mbps, quindi la velocità totale del protocollo 100Base-T4 è 100 Mbps. Allo stesso tempo, grazie al metodo di codifica adottato, la velocità di variazione del segnale su ciascuna coppia è di soli 25 Mbaud, il che rende possibile l'utilizzo di doppino intrecciato di categoria 3.

Sulla fig. 3.23 mostra il collegamento della porta MDI dell'adattatore di rete 100Base-T4 con la porta MDI-X dell'hub (il prefisso X indica che questo connettore ha una coppia di connessioni ricevitore e trasmettitore rispetto al connettore dell'adattatore di rete, il che rende più semplice per collegare coppie di fili in un cavo - senza incroci). Coppia 1 -2 sempre richiesto per trasferire i dati da una porta MDI a una porta MDI-X, una coppia 3 -6 - per ricevere i dati dalla porta MDI dalla porta MDI-X e la coppia 4 -5 e 7 -8 sono bidirezionali e servono sia per la ricezione che per la trasmissione, a seconda delle necessità.

Collegamento dei nodi secondo la specifica 100Base-T4

Ethernet è lo standard di rete locale più utilizzato oggi. Numero totale di reti attualmente in uso

Internet veloce

La tecnologia Fast Ethernet è per molti versi simile alla tecnologia Ethernet tradizionale, ma è 10 volte più veloce. Fast Ethernet o 100BASE-T funziona a 100 megabit al secondo (Mbps) invece di 10 per l'opzione Ethernet tradizionale. La tecnologia 100BASE-T utilizza frame dello stesso formato e lunghezza di Ethernet e non richiede modifiche ai protocolli di livello superiore, alle applicazioni o ai sistemi operativi di rete sulle workstation. Puoi instradare e scambiare pacchetti tra reti da 10 Mbps e 100 Mbps senza traduzione del protocollo e ritardi associati. La tecnologia Fast Ethernet utilizza il protocollo CSMA/CD MAC per fornire l'accesso ai media. Maggioranza reti moderne Le reti Ethernet sono basate su una topologia a stella, in cui l'hub è il centro della rete e i cavi dall'hub passano a ciascun computer. La stessa topologia viene utilizzata nelle reti Fast Ethernet, sebbene il diametro della rete sia leggermente inferiore a causa della maggiore velocità. Fast Ethernet utilizza un cavo a doppino intrecciato (UTP) non schermato come specificato nella specifica IEEE 802.3u per 100BASE-T. La norma raccomanda l'uso di cavi di categoria 5 con due o quattro coppie di conduttori rivestiti in plastica. I cavi di categoria 5 sono certificati per una larghezza di banda di 100 MHz. In 100BASE-TX, una coppia viene utilizzata per la trasmissione dei dati, l'altra coppia per il rilevamento e la ricezione delle collisioni.

Lo standard Fast Ethernet definisce tre modifiche con cui lavorare tipi diversi cavi: 100Base TX, 100Base T4 e 100Base FX. Modifiche 100Base TX e 100Base T4 sono progettati per doppino intrecciato e 100Base FX è stato progettato per cavo ottico.

Lo standard 100Base TX richiede due doppini intrecciati schermati o non schermati. Una coppia è per la trasmissione, l'altra per la ricezione. Due principali standard di cablaggio soddisfano questi requisiti: doppino intrecciato non schermato di categoria 5 (UTP-5) e doppino intrecciato schermato di tipo 1 IBM.

Lo standard 100Base T4 ha requisiti di cavo meno restrittivi, poiché utilizza tutte e quattro le coppie di un cavo a otto conduttori: una coppia per la trasmissione, una per la ricezione e le restanti due coppie funzionano sia per la trasmissione che per la ricezione. Di conseguenza, nello standard 100Base T4, i dati possono essere ricevuti e trasmessi su tre coppie. Per le reti 100Base T4, sono adatti doppini intrecciati non schermati di Categoria 3-5 e doppini intrecciati schermati di Tipo 1.

La successione delle tecnologie Fast Ethernet ed Ethernet facilita lo sviluppo di raccomandazioni per l'uso: Fast Ethernet è utile in quelle organizzazioni che hanno ampiamente utilizzato l'Ethernet classico, ma oggi necessitano di una maggiore larghezza di banda. Allo stesso tempo, viene preservata tutta l'esperienza accumulata con Ethernet e, in parte, l'infrastruttura di rete.

Per la classica Ethernet, il tempo di ascolto della rete è determinato dalla distanza massima che un frame a 512 bit può percorrere sulla rete in un tempo pari al tempo di elaborazione di questo frame sulla workstation. Per una rete Ethernet, questa distanza è di 2500 metri. In una rete Fast Ethernet, lo stesso frame a 512 bit percorrerà solo 250 metri nel tempo necessario per elaborarlo su una workstation.

La principale area di lavoro di Fast Ethernet oggi sono i gruppi di lavoro e le reti dipartimentali. Si consiglia di effettuare il passaggio a Fast Ethernet in modo graduale, lasciando Ethernet dove svolge egregiamente il suo lavoro. Un caso ovvio in cui Ethernet non dovrebbe essere sostituito dalla tecnologia Fast Ethernet è quando era vecchio computer personale con il bus ISA.

Gigabit Ethernet/

questa tecnologia utilizza lo stesso formato frame, lo stesso metodo di accesso ai media CSMA/CD, gli stessi meccanismi di controllo del flusso e gli stessi oggetti di controllo, tuttavia Gigabit Ethernet è più diverso da Fast Ethernet di quanto lo sia Fast Ethernet da Ethernet. In particolare, se Ethernet era caratterizzata da una varietà di mezzi trasmissivi supportati, il che dava motivo di affermare che poteva funzionare anche su filo spinato, allora in Gigabit Ethernet i cavi in ​​fibra ottica diventano il mezzo di trasmissione dominante (questo, ovviamente, è lontano dall'unica differenza, ma il resto sarà discusso più dettagliatamente di seguito). Inoltre, Gigabit Ethernet pone sfide tecniche incomparabilmente più complesse e impone molto di più requisiti elevati alla qualità del cablaggio. In altre parole, è molto meno versatile dei suoi predecessori.

STANDARD ETHERNET GIGABIT

Sforzi principali gruppo di lavoro IEEE 802.3z mira a definire standard fisici per Gigabit Ethernet. Ha preso come base lo standard Fibre Channel ANSI X3T11, più precisamente, i suoi due sottolivelli inferiori: FC-0 (interfaccia e mezzo di trasmissione) e FC-1 (codifica e decodifica). La specifica specifica del supporto fisico per Fibre Channel specifica attualmente 1.062 Gigabaud al secondo. In Gigabit Ethernet, questo è stato aumentato a 1,25 gigabyte al secondo. Considerando la codifica 8B/10B, otteniamo una velocità di trasferimento dati di 1 Gbps.

Tecnologiaethernet

Ethernet è lo standard di rete locale più utilizzato oggi.

Ethernet è uno standard di rete basato sulla rete sperimentale Ethernet sviluppata e implementata da Xerox nel 1975.

Nel 1980, DEC, Intel e Xerox svilupparono e pubblicarono congiuntamente lo standard Ethernet Revision II per una rete basata su cavo coassiale, che divenne ultima versione standard Ethernet proprietario. Pertanto, la versione proprietaria dello standard Ethernet è denominata standard Ethernet DIX, o Ethernet II, sulla base del quale è stato sviluppato lo standard IEEE 802.3.

Basati sullo standard Ethernet, sono stati adottati standard aggiuntivi: nel 1995 Fast Ethernet (un'aggiunta a IEEE 802.3), nel 1998 Gigabit Ethernet (sezione IEEE 802.3z del documento principale), che per molti versi non sono standard indipendenti.

Per la trasmissione informazioni binarie via cavo, per tutte le varianti del livello fisico della tecnologia Ethernet che forniscono un throughput di 10 Mbps, viene utilizzato il codice Manchester (Fig. 3.9).

Nel codice di Manchester, per codificare uno e zero viene utilizzata una potenziale caduta, ovvero il fronte dell'impulso. Nella codifica Manchester, ogni orologio è diviso in due parti. Le informazioni sono codificate da potenziali cadute che si verificano nel mezzo di ogni ciclo. Un'unità è codificata da una transizione da basso ad alto (fronte di salita dell'impulso) e uno zero è codificato da un fronte inverso (fronte posteriore).

Riso. 3.9. Codifica Manchester differenziale

Lo standard Ethernet (compresi Fast Ethernet e Gigabit Ethernet) utilizza lo stesso metodo di separazione dei supporti, il metodo CSMA/CD.

Ogni PC funziona su Ethernet secondo il principio “Ascolta il canale di trasmissione prima di inviare messaggi; ascolta quando invii; smettere di funzionare in caso di interferenza e riprovare."

Questo principio può essere decifrato (spiegato) come segue:

1. Nessuno può inviare messaggi mentre qualcun altro lo sta già facendo (ascolta prima di inviare).

2. Se due o più mittenti iniziano a inviare messaggi all'incirca nello stesso momento, prima o poi i loro messaggi si "scontreranno" tra loro nel canale di comunicazione, che è chiamato collisione.

Le collisioni sono facili da riconoscere perché producono sempre un segnale di interferenza che non sembra un messaggio legittimo. Ethernet può riconoscere l'interferenza e far sì che il mittente metta in pausa la trasmissione e attenda qualche istante prima di inviare nuovamente il messaggio.

Ragioni della diffusione e della popolarità di Ethernet (vantaggi):

1. Economicità.

2. Ottima esperienza d'uso.

3. Innovazione continua.

4. Ricchezza della scelta dell'attrezzatura. Molti produttori offrono apparecchiature di rete basate su Ethernet.

Svantaggi di Ethernet:

1. La possibilità di collisioni di messaggi (collisioni, interferenze).

2. Quando la rete è molto caricata, il tempo di trasmissione del messaggio è imprevedibile.

TecnologiaGettonesquillo

Le reti Token Ring, come le reti Ethernet, sono caratterizzate da un mezzo di trasmissione dati condiviso, costituito da segmenti di cavo che collegano tutte le stazioni di rete in un anello. L'anello è considerato una risorsa comune condivisa e l'accesso ad esso non richiede un algoritmo casuale, come nelle reti Ethernet, ma un algoritmo deterministico basato sul trasferimento del diritto di utilizzo dell'anello alle stazioni in un certo ordine. Questo diritto viene convogliato utilizzando un frame di un formato speciale chiamato token o token.

La tecnologia Token Ring è stata sviluppata da IBM nel 1984 e poi presentata come bozza di standard al comitato IEEE 802, che sulla base di essa ha adottato lo standard 802.5 nel 1985.

Ogni PC lavora in Token Ring secondo il principio “Aspetta un segnalino, se è necessario inviare un messaggio allegalo al segnalino quando passa. Se l'indicatore passa, rimuovi il messaggio da esso e invia ulteriormente l'indicatore.

Le reti Token Ring funzionano a due bit rate, 4 e 16 Mbps. Non è consentito il missaggio di stazioni operanti a velocità diverse sullo stesso anello.

La tecnologia Token Ring è una tecnologia più sofisticata di Ethernet. Ha proprietà di tolleranza ai guasti. La rete Token Ring definisce le procedure di controllo della rete che utilizzano feedback struttura ad anello - il frame inviato ritorna sempre alla stazione di invio.

Riso. 3.10. Principio della tecnologia TOKEN RING

In alcuni casi, gli errori di rete rilevati vengono corretti automaticamente, ad esempio è possibile ripristinare un token perso. Negli altri casi, gli errori vengono solo registrati e la loro eliminazione viene eseguita manualmente dal personale addetto alla manutenzione.

Per controllare la rete, una delle stazioni funge da cosiddetto monitor attivo. Il monitor attivo viene selezionato durante l'inizializzazione dell'anello come stazione con l'indirizzo MAC più alto. Se il monitor attivo si guasta, la procedura di inizializzazione dell'anello viene ripetuta e viene selezionato un nuovo monitor attivo. Una rete Token Ring può includere fino a 260 nodi.

Un hub token ring può essere attivo o passivo. Un hub passivo collega semplicemente le porte internamente in modo che le stazioni collegate a tali porte formino un anello. L'MSAU passivo non esegue l'amplificazione o la risincronizzazione del segnale.

Un hub attivo svolge funzioni di rigenerazione del segnale ed è quindi a volte indicato come ripetitore, come nello standard Ethernet.

In generale, la rete Token Ring ha una configurazione ad anello stellare combinata. I nodi finali sono collegati all'MSAU in una topologia a stella e gli stessi MSAU sono combinati tramite speciali porte Ring In (RI) e Ring Out (RO) per formare un anello fisico backbone.

Tutte le stazioni nell'anello devono funzionare alla stessa velocità, 4 Mbps o 16 Mbps. I cavi che collegano la stazione all'hub sono chiamati cavi di derivazione (cavo a lobi) e i cavi che collegano gli hub sono chiamati cavi trunk.

La tecnologia Token Ring consente di utilizzare vari tipi di cavo per collegare stazioni terminali e hub:

– STP tipo 1 - doppino intrecciato schermato (doppino intrecciato schermato).
È consentito unire fino a 260 stazioni in un anello con una lunghezza dei cavi di derivazione fino a 100 metri;

– UTP tipo 3, UTP tipo 6 - doppino intrecciato non schermato (doppino intrecciato non schermato). Il numero massimo di stazioni si riduce a 72 con cavi di discesa lunghi fino a 45 metri;

- cavo in fibra ottica.

La distanza tra le MSAU passive può arrivare fino a 100 m utilizzando un cavo STP di tipo 1 e 45 m utilizzando un cavo UTP di tipo 3. La distanza massima tra le MSAU attive aumenta rispettivamente a 730 mo 365 m a seconda del tipo di cavo.

La lunghezza massima di un anello Token Ring è di 4000 m Le restrizioni sulla lunghezza massima dell'anello e sul numero di stazioni in un anello nella tecnologia Token Ring non sono così rigide come nella tecnologia Ethernet. Qui, queste restrizioni sono principalmente legate al tempo di consegna del marcatore attorno all'anello.

Tutti i valori di timeout sulle schede di rete dei nodi di rete Token Ring sono configurabili, quindi puoi costruire una rete Token Ring con più stazioni e lunghezze di anello maggiori.

Vantaggi della tecnologia Token Ring:

Consegna del messaggio garantita

elevata velocità di trasferimento dati (fino al 160% Ethernet).

Svantaggi della tecnologia Token Ring:

Richiede costosi dispositivi di accesso ai media;

La tecnologia è più difficile da implementare;

Sono necessari 2 cavi (per aumentare l'affidabilità): uno in entrata, l'altro in uscita dal computer all'hub;

costo elevato (160-200% di Ethernet).

TecnologiaFDDI

La tecnologia FDDI (Fiber Distributed Data Interface) è la prima tecnologia LAN in cui il mezzo di trasmissione dati è un cavo in fibra ottica. La tecnologia è apparsa a metà degli anni '80.

La tecnologia FDDI è in gran parte basata sulla tecnologia Token Ring, che supporta un metodo di accesso a passaggio di token.

La rete FDDI è costruita sulla base di due anelli in fibra ottica, che costituiscono i percorsi di trasmissione dati principali e di backup tra i nodi della rete. Avere due anelli è il modo principale per aumentare la resilienza in una rete FDDI e i nodi che desiderano sfruttare questo potenziale di maggiore affidabilità dovrebbero essere collegati a entrambi gli anelli.

Nella modalità normale della rete, i dati passano attraverso tutti i nodi e tutte le sezioni del cavo solo l'anello primario (primario), questa modalità è chiamata modalità Thru - "attraverso" o "transito". L'anello secondario (Secondary) non viene utilizzato in questa modalità.

In caso di qualche tipo di guasto in cui una parte dell'anello primario non è in grado di trasmettere dati (ad esempio, una rottura del cavo o un guasto del nodo), l'anello primario viene unito al secondario, formando nuovamente un unico anello. Questa modalità di funzionamento in rete è chiamata Wrap, ovvero anelli "pieghevoli" o "pieghevoli". L'operazione di piegatura viene eseguita tramite hub e/o adattatori di rete FDDI.

Riso. 3.11. IVS con due anelli ciclici in modalità di emergenza

Per semplificare questa procedura, i dati sull'anello primario vengono sempre trasmessi in una direzione (nei diagrammi, questa direzione è mostrata in senso antiorario) e sul secondario - nella direzione opposta (mostrata in senso orario). Pertanto, quando un anello comune è formato da due anelli, i trasmettitori delle stazioni rimangono comunque collegati ai ricevitori delle stazioni vicine, il che consente di trasmettere e ricevere correttamente le informazioni dalle stazioni vicine.

La rete FDDI può ripristinare completamente la sua operatività in caso di guasti singoli dei suoi elementi. Con più errori, la rete si divide in diverse reti non correlate.

Gli anelli nelle reti FDDI sono considerati un mezzo di trasmissione dati condiviso comune, quindi viene definito un metodo di accesso speciale. Questo metodo è molto simile al metodo di accesso delle reti Token Ring ed è anche chiamato metodo Token Ring.

Le differenze nel metodo di accesso sono che il tempo di conservazione del token nella rete FDDI non è un valore costante. Questa volta dipende dal carico dell'anello: con un piccolo carico aumenta e con grandi sovraccarichi può diminuire fino a zero. Queste modifiche al metodo di accesso influiscono solo sul traffico asincrono, che non è fondamentale per piccoli ritardi di frame. Per il traffico sincrono, il tempo di mantenimento del token è ancora un valore fisso.

La tecnologia FDDI attualmente supporta i tipi di cavo:

- cavo in fibra ottica;

– Doppino non schermato di categoria 5. L'ultimo standard è apparso dopo quello ottico e si chiama TP-PMD (Physical Media Dependent).

La tecnologia della fibra ottica fornisce i mezzi necessari per trasmettere i dati da una stazione all'altra su una fibra ottica e determina:

Utilizzo di un cavo in fibra ottica multimodale da 62,5/125 µm come mezzo fisico principale;

Requisiti per la potenza del segnale ottico e la massima attenuazione tra i nodi della rete. Per il cavo multimodale standard, questi requisiti determinano un limite di distanza tra i nodi di 2 km e per il cavo monomodale la distanza aumenta a 10-40 km, a seconda della qualità del cavo;

Requisiti per interruttori di bypass ottici e ricetrasmettitori ottici;

Parametri dei connettori ottici MIC (Media Interface Connector), loro marcatura;

Utilizzare per trasmettere luce con una lunghezza d'onda di 1,3 nm;

La lunghezza totale massima di un anello FDDI è di 100 chilometri, il numero massimo di stazioni doppie collegate nell'anello è 500.

La tecnologia FDDI è stata sviluppata per l'uso in aree critiche delle reti, su connessioni backbone tra reti di grandi dimensioni, come reti di edifici, nonché per il collegamento di server ad alte prestazioni a una rete. Pertanto, i requisiti principali, gli sviluppatori avevano ( dignità):

- garantire un'elevata velocità di trasferimento dei dati,

- tolleranza ai guasti a livello di protocollo;

- grandi distanze tra i nodi della rete e un gran numero di stazioni collegate.

Tutti questi obiettivi sono stati raggiunti. Di conseguenza, la tecnologia FDDI si è rivelata di alta qualità, ma molto costosa ( difetto). Anche l'introduzione di un'opzione a doppino intrecciato più economica non ha ridotto di molto il costo di connessione di un singolo nodo a una rete FDDI. Pertanto, la pratica ha dimostrato che l'area principale di applicazione della tecnologia FDDI è diventata la spina dorsale di reti composte da più edifici, nonché reti della scala di una grande città, ovvero la classe MAN.

TecnologiaVeloceethernet

La necessità di una tecnologia ad alta velocità ma a basso costo per collegare potenti workstation a una rete ha portato all'inizio degli anni '90 alla creazione di un gruppo di iniziativa che cercava una nuova Ethernet, una tecnologia altrettanto semplice ed efficace, ma funzionante a 100 Mbps.

Gli esperti si sono divisi in due campi, che alla fine hanno portato all'emergere di due standard adottati nell'autunno del 1995: il comitato 802.3 ha approvato lo standard Fast Ethernet, che ripete quasi completamente la tecnologia Ethernet a 10 Mbps.

La tecnologia Fast Ethernet ha mantenuto intatto il metodo di accesso CSMA/CD, lasciando lo stesso algoritmo e gli stessi parametri temporali a intervalli di bit (l'intervallo di bit stesso è diminuito di 10 volte). Tutte le differenze tra Fast Ethernet ed Ethernet si manifestano a livello fisico.

Lo standard Fast Ethernet definisce tre specifiche del livello fisico:

- 100Base-TX per 2 coppie di UTP Categoria 5 o 2 coppie di STP Tipo 1 (metodo di codifica 4V/5V);

- l00Base-FX per cavo in fibra ottica multimodale con due fibre ottiche (metodo di codifica 4V/5V);

- 100Base-T4, operante su 4 coppie di UTP di categoria 3, ma utilizzando solo tre coppie per volta per la trasmissione, e la coppia rimanente per il rilevamento delle collisioni (metodo di codifica 8B/6T).

Gli standard l00Base-TX/FX possono funzionare in modalità full duplex.

Il diametro massimo di una rete Fast Ethernet è di circa 200 m e valori più accurati dipendono dalle specifiche dell'ambiente fisico. Nel dominio di collisione Fast Ethernet, non sono ammessi più di un ripetitore di classe I (consentendo la traduzione di codici 4V/5V in codici 8V/6T e viceversa) e non più di due ripetitori di classe II (non consentendo la traduzione di codici).

La tecnologia Fast Ethernet quando si lavora su un doppino intrecciato consente a due porte di scegliere la modalità operativa più efficiente grazie alla procedura di negoziazione automatica: velocità di 10 Mbps o 100 Mbps, nonché modalità half-duplex o full-duplex.

Tecnologia Gigabit Ethernet

Gigabit Ethernet aggiunge un nuovo passo di 1000 Mbps alla gerarchia di velocità della famiglia Ethernet. Questa fase consente di costruire efficacemente reti locali di grandi dimensioni, in cui potenti server e backbone dei livelli inferiori della rete operano a una velocità di 100 Mbps e il backbone Gigabit Ethernet li collega, fornendo un margine di throughput sufficientemente ampio.

Gli sviluppatori della tecnologia Gigabit Ethernet hanno mantenuto un ampio grado di continuità con le tecnologie Ethernet e Fast Ethernet. Gigabit Ethernet utilizza gli stessi formati di frame di versione precedente Ethernet opera in modalità full-duplex e half-duplex, supportando lo stesso metodo di accesso CSMA/CD su un supporto condiviso con modifiche minime.

Per garantire un diametro di rete massimo accettabile di 200 m in modalità half-duplex, gli sviluppatori della tecnologia hanno aumentato la dimensione minima del frame di 8 volte (da 64 a 512 byte). È anche consentito trasmettere più frame di seguito, senza liberare il supporto, a un intervallo di 8096 byte, quindi i frame non devono essere riempiti a 512 byte. I restanti parametri del metodo di accesso e la dimensione massima del frame sono rimasti invariati.

Nell'estate del 1998 è stato adottato lo standard 802.3z, che definisce l'uso di tre tipi di cavo come mezzo fisico:

- fibra ottica multimodale (distanza fino a 500 m),

- fibra ottica monomodale (distanza fino a 5000 m),

- doppio coassiale (twinax), attraverso il quale i dati vengono trasmessi contemporaneamente su due conduttori di rame schermati a una distanza fino a 25 m.

È stato formato un gruppo ad hoc 802.3ab per sviluppare una Gigabit Ethernet su una variante UTP di categoria 5 e ha già sviluppato una bozza di standard per il funzionamento su 4 coppie di UTP di categoria 5. L'adozione di questo standard è prevista nel prossimo futuro.

Facilità di installazione.

Una tecnologia di rete nota e più diffusa.

Schede di rete a basso costo.

Possibilità di implementazione utilizzando vari tipi di cavi e schemi di cablaggio.

Svantaggi di una rete Ethernet

Diminuzione della velocità di trasferimento dei dati reale in una rete molto caricata, fino al suo completo arresto, a causa di conflitti nell'ambiente di trasferimento dei dati.

Difficoltà nella risoluzione dei problemi: quando un cavo si rompe, l'intero segmento LAN si guasta ed è abbastanza difficile localizzare un nodo o una sezione di rete difettosi.

Breve descrizione di Fast Ethernet.

Internet veloce (Fast Ethernet) è una tecnologia ad alta velocità proposta da 3Com per la realizzazione di una rete Ethernet con velocità di trasferimento dati di 100 Mbps, che ha mantenuto al massimo le caratteristiche di 10-Mbit Ethernet (Ethernet-10) e implementata in la forma dello standard 802.3u (più precisamente, integrazioni allo standard 802.3 come capitoli da 21 a 30). Il metodo di accesso è lo stesso di Ethernet-10 - MAC layer CSMA/CD, che consente l'utilizzo del precedente Software e strumenti di gestione della rete Ethernet.

Tutte le differenze tra Fast Ethernet ed Ethernet-10 sono concentrate a livello fisico. Vengono utilizzati 3 tipi di sistemi di cavi:

FOC multimodale (vengono utilizzate 2 fibre);

Struttura della rete- albero gerarchico, costruito su hub (come 10Base-T e 10Base-F), perché non viene utilizzato alcun cavo coassiale.

Diametro della rete Fast Ethernet è ridotto a 200 metri, il che si spiega con una riduzione di 10 volte del tempo di trasmissione della lunghezza minima del frame a causa di un aumento di 10 volte della velocità di trasmissione rispetto a Ethernet-10. Tuttavia, è possibile realizzare reti di grandi dimensioni basate sulla tecnologia Fast Ethernet, grazie all'uso diffuso di tecnologie ad alta velocità a basso costo, nonché al rapido sviluppo di LAN switch-based. Quando si utilizzano gli switch, il protocollo Fast Ethernet può funzionare in modalità full duplex, in cui non ci sono restrizioni sulla lunghezza totale della rete, ma solo restrizioni sulla lunghezza dei segmenti fisici che collegano i dispositivi vicini (adapter-to-switch o switch -per-cambiare) rimangono.

Lo standard IEEE 802.3u definisce 3 specifiche del livello fisico Fast Ethernet che sono incompatibili tra loro:

100Base-TX - trasmissione dati su due coppie non schermate di categoria 5 (2 coppie di UTP di categoria 5 o STP di tipo 1);

100Base-T4- trasmissione dati su quattro coppie non schermate di categoria 3, 4, 5 (4 coppie di UTP di categoria 3, 4 o 5);

100Base-FX- trasmissione dati su due fibre di un FOC multimodale.

Qual è il tempo di trasmissione del frame di lunghezza minima (massima) (incluso il preambolo) in intervalli di bit per una rete Ethernet a 10Mbps?

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Che cos'è PDV (PVV)?

PDV - il tempo durante il quale il segnale di collisione ha il tempo di propagarsi dal nodo più lontano della rete - il tempo di una doppia svolta (Path Delay Value)

PVV - riduzione dell'intervallo interframe (Path Variability Value)

Qual è il limite di PDV (PVV)?

PDV: non più di 575 intervalli di bit

PVV - quando si passa una sequenza di frame attraverso tutti i ripetitori, non dovrebbero esserci intervalli di più di 49 bit

Quanti intervalli di bit sono margini di sicurezza sufficienti per PDV? 4

Quando è necessario calcolare il numero massimo di ripetitori e la lunghezza massima della rete? Perché non applicare semplicemente le regole 5-4-3 o 4-hub?

Quando diversi tipi di mezzi di trasmissione

Elencare le condizioni principali per il corretto funzionamento di una rete Ethernet composta da segmenti di varia natura fisica.

numero di stazioni non superiore a 1024

la lunghezza di tutti i rami non è superiore allo standard

PDV non più di 575

PVV - quando si passa una sequenza di frame attraverso tutti i ripetitori, non dovrebbero esserci intervalli di più di 49 bit

Cosa si intende per segment base nel calcolo del PDV?

Ritardi introdotti dai ripetitori

Dov'è la peggiore collisione di frame: nel segmento destro, sinistro o intermedio?

A destra - ricezione

Quando è necessario calcolare due volte il PDV? Come mai?

Se la lunghezza del segmento è diversa ai bordi remoti della rete, poiché hanno diversi valori di ritardo di base.

Breve descrizione di Token Ring LAN.

anello simbolico (token ring) - Una tecnologia di rete in cui le stazioni possono trasmettere dati solo quando possiedono un token che circola continuamente sull'anello.

Il numero massimo di stazioni in un anello è 256.

La distanza massima tra le stazioni dipende dal tipo di mezzo trasmissivo (linea di comunicazione) ed è:

È possibile collegare fino a 8 anelli (MSAU).

La lunghezza massima della rete dipende dalla configurazione.

Scopo della tecnologia di rete Token Ring.

La rete Token Ring è stata proposta da IBM nel 1985 (la prima versione è apparsa nel 1980). Lo scopo di Token Ring era quello di collegare in rete tutti i tipi di computer prodotti dall'azienda (dai PC ai mainframe).

Quale standard internazionale definisce la tecnologia di rete Token Ring?

Token Ring è attualmente lo standard internazionale IEEE 802.5.

Quanta larghezza di banda viene fornita su una LAN Token Ring?

Esistono due varianti di questa tecnologia, che forniscono velocità di trasferimento dati rispettivamente di 4 e 16 Mbps.

Cos'è un MSAU?

L'hub MSAU è un'unità autonoma con 8 slot per il collegamento di computer tramite cavi adattatori e due slot terminali per il collegamento ad altri hub tramite cavi backbone.

Più MSAU possono essere strutturalmente combinate in un gruppo (cluster/cluster), all'interno del quale gli abbonati sono collegati in un anello, che consente di aumentare il numero di abbonati collegati a un centro.

Ciascun adattatore si collega all'MSAU utilizzando due collegamenti multidirezionali.

Disegna la struttura e descrivi il funzionamento di una LAN Token Ring basata su uno (diversi) MSAU.

Uno - vedi sopra

Diverse - (continua) ... Le stesse due linee di comunicazione multidirezionali incluse nel cavo trunk possono essere collegate all'MSAU in un anello (Fig.3.3), a differenza di un cavo trunk unidirezionale, come mostrato in Fig.3.2.

Ciascun nodo LAN riceve un frame da un nodo vicino, ripristina i livelli di segnale ai livelli nominali e trasmette il frame al nodo successivo.

Il frame trasmesso può contenere dati o essere un marker, che è un frame di 3 byte di servizio speciale. Il nodo che possiede il token ha il diritto di trasmettere i dati.

Quando un PC deve trasmettere un frame, il suo adattatore attende il token, quindi lo converte in un frame contenente i dati generati secondo il protocollo del livello corrispondente e lo trasmette alla rete. Il pacchetto viaggia attraverso la rete da un adattatore all'altro fino a raggiungere la destinazione, che imposta alcuni bit nel pacchetto per confermare che il frame è stato ricevuto dalla destinazione e lo inoltra alla rete. Il pacchetto continua a muoversi attraverso la rete fino a quando non ritorna al nodo di invio, che verifica la corretta trasmissione. Se il frame è stato trasmesso alla destinazione senza errori, il nodo passa il token al nodo successivo. Pertanto, le collisioni di frame non sono possibili su una LAN a passaggio di token.

Qual è la differenza tra la topologia fisica di una LAN Token Ring e quella logica?

La topologia fisica del token ring può essere implementata in due modi:

1) "stella" (Fig. 3.1);

La topologia logica in tutte le modalità è un "anello". Il pacchetto viene passato da un nodo all'altro intorno all'anello fino a quando non ritorna al nodo in cui ha avuto origine.

disegno opzioni possibili Strutture LAN Token Ring.

1) "stella" (Fig. 3.1);

2) "anello espanso" (Fig. 3.2).

Breve descrizione organizzazione funzionale Token Ring LAN. Vedi #93

Il concetto e le funzioni di un monitor attivo in una LAN Token Ring.

Quando si inizializza una LAN Token Ring, una delle workstation viene assegnata come monitor attivo , a cui sono assegnate ulteriori funzioni di controllo nell'anello:

controllo temporaneo nell'anello logico al fine di individuare situazioni legate alla perdita del token;

generazione di un nuovo token dopo il rilevamento della perdita di token;

formazione di frame diagnostici in determinate circostanze.

Quando un monitor attivo si guasta, un nuovo monitor attivo viene assegnato da una varietà di altri PC.

Quale modalità (metodo) di passaggio del token viene utilizzata nella LAN Token Ring con una velocità di 16 Mbps?

Per aumentare le prestazioni di rete in Token Ring a una velocità di 16 Mbps, il cosiddetto modalità di passaggio anticipato del token (Early Token Release - ETR), in cui la RS trasmette il token alla RS successiva subito dopo la trasmissione del suo frame. In questo caso, la RS successiva ha la possibilità di trasmettere i suoi frame senza attendere il completamento della trasmissione della RS originale.

Elenca i tipi di frame utilizzati nella Token Ring LAN.

pennarello; frame di dati; sequenza di completamento.

Disegna e spiega il formato del marker (frame dati, sequenza di terminazione) della LAN Token Ring.

Formato marcatore

KO - limitatore finale - [ J | K | 1 | J | K | 1 | PC | OO]

Formato frame di dati

SPK - sequenza di avvio del frame

MA - delimitatore iniziale - [ J|K| 0 |J|K| 0 | 0 | 0]

AP - controllo accessi - [ P|P|P|T|M|R|R|R]

Regno Unito - gestione del personale

AH - indirizzo di destinazione

AI - indirizzo di origine

Dati - campo dati

CS - somma di controllo

PKK - un segno della fine del frame

KO - limitatore finale

SC - stato del frame

Formato sequenza di completamento

La struttura del campo "controllo accessi" nel frame Token Ring LAN.

UD- controllo di accesso(Controllo Accessi) - ha la seguente struttura: [ P | P | P | T | M | R | R | R ] , dove PPP - bit di priorità;

l'adattatore di rete ha la possibilità di assegnare priorità al marker e ai frame di dati scrivendo nel campo del bit di priorità del livello di priorità sotto forma di numeri da 0 a 7 (7 è la priorità più alta); La RS ha il diritto di inviare un messaggio solo se la propria priorità non è inferiore a quella del token ricevuto; T- bit marker: 0 per marker e 1 per frame di dati; M- bit di monitoraggio:1 se il frame è stato trasmesso dal monitor attivo, 0 altrimenti; quando il monitor attivo riceve un frame con un bit di monitoraggio impostato a 1, il messaggio o il token ha bypassato la LAN senza trovare una destinazione; RRR- i bit di prenotazione vengono utilizzati insieme ai bit di priorità; La RS può riservare un ulteriore utilizzo della rete inserendo il suo valore di priorità nei bit di prenotazione se la sua priorità è superiore al valore corrente del campo di prenotazione;

dopodiché, quando il nodo trasmittente, ricevuta la trama di dati restituita, genera un nuovo token, pone la propria priorità pari al valore del campo di prenotazione della trama precedentemente ricevuta; il token verrà quindi passato al nodo che ha impostato la priorità più alta nel campo di prenotazione;

L'assegnazione dei bit di priorità (bit di indicatore, bit di monitoraggio, bit di prenotazione) del campo di controllo accessi nel token LAN Token Ring. Vedi sopra

Qual è la differenza tra i frame del livello MAC e i frame del livello LLC?

UK- gestione personale(Frame Control - FC) definisce il tipo di frame (MAC o LLC) e il codice di controllo MAC; un campo di un byte contiene due aree:

Dove FF- formato (tipo) del frame: 00 - per un frame di tipo MAC; 01 - per frame di livello LLC; (i valori 10 e 11 sono riservati); 00 - bit di riserva non utilizzati; CCCC- MAC Codice frame MAC (campo di controllo fisico), che determina a quale tipo (definito dallo standard IEEE 802.5) frame di controllo del livello MAC appartiene;

Quale campo del data frame indica l'appartenenza al tipo di MAC (LLC)? Nel campo CC (vedi sopra)

La lunghezza del campo dati nei frame Token Ring LAN.

Non c'è un limite particolare alla lunghezza del campo dati, anche se in pratica nasce a causa di restrizioni sul tempo consentito per l'occupazione della rete da parte di una singola workstation ed è di 4096 byte e può raggiungere i 18 KB per una rete con una velocità di trasferimento di 16 Mbps.

Quali informazioni aggiuntive e perché contiene il delimitatore di fine frame Token Ring LAN?

KO - il limitatore finale, contenente, oltre ad una sequenza unica di impulsi elettrici, altre due aree lunghe 1 bit ciascuna:

tra un po' (Frame Intermedio), che assume i valori:

1 se questo frame fa parte di una trasmissione multipacchetto,

0 se il frame è l'ultimo o l'unico;

bit di errore rilevato (Error-detected), che è impostato a 0 al momento della creazione del frame nella sorgente e può essere modificato a 1 se viene rilevato un errore durante il passaggio attraverso i nodi di rete; dopodiché la trama viene inoltrata senza controllo errori nei nodi successivi fino a raggiungere il nodo sorgente, che in questo caso ritenterà la trasmissione della trama;

Come funziona la rete Token Ring se il "bit di errore rilevato" nel delimitatore di fine frame è "1"?

dopodiché la trama viene inoltrata senza controllo errori nei nodi successivi fino a raggiungere il nodo sorgente, che in questo caso ritenterà la trasmissione della trama;

La struttura del campo "stato pacchetto" del frame di dati Token Ring LAN.

SC- (condizione) stato del frame(Frame Status - FS) - un campo di un byte contenente 4 bit riservati (R) e due campi interni:

bit di riconoscimento indirizzo (indicatore) (A);

bit di copia del pacchetto (indicatore) (C): [ corrente alternataRRcorrente alternataRR]

Poiché il checksum non copre il campo SP, ogni campo di un bit nel byte viene duplicato per garantire la validità dei dati.

Il nodo trasmittente imposta i bit su 0 MA e DA.

Il nodo ricevente, dopo aver ricevuto il frame, imposta il bit MA in 1.

Se, dopo aver copiato il frame nel buffer del nodo ricevente, non sono stati trovati errori nel frame, allora il bit DA anche impostato su 1.

Pertanto, il segno di una trasmissione del frame riuscita è il ritorno del frame alla sorgente con i bit: MA=1 e DA=1.

A=0 significa che la stazione di destinazione non è più online o che il PC è guasto (spento).

A=1 e C=0 significa che si è verificato un errore nel percorso del frame dalla sorgente alla destinazione (questo imposterà anche il bit di rilevamento dell'errore nel delimitatore finale su 1).

LA=1, DO=1 e un bit di rilevamento dell'errore = 1 significa che si è verificato un errore sul percorso di ritorno del frame dalla destinazione all'origine, dopo che il frame è stato ricevuto con successo dal nodo di destinazione.

Cosa indica il valore 1 (0) del "bit di riconoscimento dell'indirizzo" ("bit da pacchetto a buffer")?- Vedi sopra

Il numero massimo di stazioni in una LAN Token Ring è...?-256

Qual è la distanza massima tra le stazioni in una LAN Token Ring?

La distanza massima tra le stazioni dipende dal tipo di mezzo trasmissivo

(linee di comunicazione) ed è:

100 metri - per doppino (categoria UTP 4);

150 metri - per doppino (IBM tipo 1);

3000 metri - per cavo multimodale in fibra ottica.

Vantaggi e svantaggi del Token Ring.

Vantaggi del Token Ring:

nessun conflitto nel mezzo di trasmissione dei dati;

tempo di accesso garantito per tutti gli utenti della rete;

la rete Token Ring funziona bene con carichi pesanti, fino al 100% del carico, a differenza di Ethernet, in cui il tempo di accesso aumenta notevolmente già con un carico del 30% o più; questo è estremamente importante per le reti in tempo reale;

una maggiore dimensione consentita dei dati trasmessi in un frame (fino a 18 KB), rispetto a Ethernet, garantisce un funzionamento di rete più efficiente durante il trasferimento di grandi quantità di dati;

la velocità di trasferimento dati effettiva in una rete Token Ring può risultare superiore rispetto a una normale Ethernet (la velocità effettiva dipende dalle caratteristiche hardware degli adattatori utilizzati e dalla velocità dei computer di rete).

Svantaggi del Token Ring:

costo più elevato della rete Token Ring rispetto a Ethernet perché:

adattatori più costosi a causa del protocollo Token Ring più complesso;

costi aggiuntivi per l'acquisizione dei concentratori MSAU;

le dimensioni ridotte della rete Token Ring rispetto a Ethernet;

la necessità di controllare l'integrità del marcatore.

In quali LAN non ci sono conflitti nel mezzo di trasmissione dati (è previsto il tempo di accesso garantito per tutti gli utenti della rete)?

Su una LAN con accesso marker

Breve descrizione di FDDI LAN.

Il numero massimo di stazioni nell'anello è 500.

La lunghezza massima della rete è di 100 km.

Mezzo di trasmissione - cavo in fibra ottica (possibile doppino).

La distanza massima tra le stazioni dipende dal tipo di mezzo trasmissivo ed è:

2 km - per cavo multimodale in fibra ottica.

50 (40?) km - per cavo in fibra ottica monomodale;

100 m - per doppino (categoria UTP 5);

100 m - per doppino (IBM tipo 1).

Metodo di accesso - marcatore.

La velocità di trasferimento dei dati è di 100 Mbps (200 Mbps per la trasmissione duplex).

Il vincolo sulla lunghezza totale della rete è dovuto alla limitazione del tempo per il completo passaggio del segnale attorno all'anello per garantire il tempo di accesso massimo consentito. La distanza massima tra gli abbonati è determinata dall'attenuazione dei segnali nel cavo.

Che cosa significa l'abbreviazione FDDI?

FDDI (Fiber Distributed Data Interface) è una delle prime tecnologie LAN ad alta velocità.

Scopo della tecnologia di rete FDDI.

Lo standard FDDI si concentra su velocità di trasferimento dati elevate - 100 Mbps. Questo standard è stato concepito per essere il più vicino possibile allo standard Token Ring IEEE 802.5. Lievi differenze rispetto a questo standard sono determinate dalla necessità di fornire velocità di trasferimento dati più elevate su lunghe distanze.

La tecnologia FDDI prevede l'utilizzo della fibra ottica come mezzo trasmissivo, che fornisce:

alta affidabilità;

flessibilità di riconfigurazione;

alta velocità di trasferimento dati - 100 Mbps;

lunghe distanze tra le stazioni (per fibra multimodale - 2 km; per fibra monomodale quando si utilizzano diodi laser - fino a 40 km; la lunghezza massima dell'intera rete è 200 km).

Quanta larghezza di banda è disponibile su una LAN FDDI?

Ethernet, costituita da segmenti di vario tipo, sorgono molte domande, legate principalmente alla dimensione massima consentita (diametro) della rete e al numero massimo possibile di elementi diversi. La rete funzionerà solo se ritardo di propagazione il segnale in esso contenuto non supererà il valore limite. Questo è determinato dalla scelta metodo di controllo del cambio CSMA/CD basato sul rilevamento e sulla risoluzione delle collisioni.

Innanzitutto, va notato che due principali tipologie di dispositivi intermedi vengono utilizzati per ottenere complesse configurazioni Ethernet dai singoli segmenti:

• Gli hub ripetitori (hub) sono un insieme di ripetitori e non separano logicamente i segmenti ad essi collegati in alcun modo;
• Cambia le informazioni di trasferimento tra i segmenti, ma non trasferisce i conflitti da un segmento all'altro.

Quando si utilizzano switch più complessi, i conflitti nei singoli segmenti vengono risolti sul posto, nei segmenti stessi, ma non si propagano attraverso la rete, come nel caso dell'utilizzo di hub ripetitori più semplici. Questo è di fondamentale importanza per la scelta di una topologia di rete Ethernet, poiché il metodo di accesso CSMA/CD in essa utilizzato presuppone la presenza di conflitti e la loro risoluzione, e la lunghezza totale della rete è determinata proprio dalla dimensione della zona di conflitto, il dominio di collisione. Pertanto, l'uso di un hub ripetitore non divide la zona di conflitto, mentre ogni hub di commutazione divide la zona di conflitto in parti. Quando si utilizza uno switch, è necessario valutare le prestazioni per ciascun segmento di rete separatamente e, quando si utilizzano hub ripetitori, per la rete nel suo insieme.

In pratica, gli hub ripetitori vengono utilizzati molto più spesso, poiché sono sia più semplici che economici. Pertanto, in futuro ne parleremo.

Esistono due modelli principali utilizzati per selezionare e valutare una configurazione Ethernet.

Regole del modello 1

Il primo modello formula un insieme di regole che un progettista di rete deve seguire durante la connessione singoli computer e segmenti:

1. Un ripetitore o un hub collegato a un segmento riduce il massimo numero valido abbonati collegati al segmento.
2. Il percorso completo tra due abbonati qualsiasi non deve includere più di cinque segmenti, quattro hub (ripetitori) e due ricetrasmettitori (MAU).
3. Se il percorso tra gli abbonati è costituito da cinque segmenti e quattro hub (ripetitori), il numero di segmenti a cui sono collegati gli abbonati non deve superare tre e i segmenti rimanenti devono semplicemente collegare gli hub (ripetitori) tra loro. Questa è la già citata "regola 5-4-3".
4. Se il percorso tra gli abbonati è composto da quattro segmenti e tre hub (ripetitori), devono essere soddisfatte le seguenti condizioni:
   • la lunghezza massima del segmento di cavo in fibra ottica 10BASE-FLcollega hub (ripetitori) non deve superare i 1000 metri;
   • la lunghezza massima del segmento di cavo in fibra ottica 10BASE-FL che collega gli hub (ripetitori) con i computer non deve superare i 400 metri;
   • i computer possono essere collegati a tutti i segmenti.

Se segui queste regole, puoi essere certo che la rete sarà operativa. In questo caso non sono richiesti calcoli aggiuntivi. Si ritiene che il rispetto di queste regole garantisca una quantità accettabile di ritardo del segnale nella rete.

Quando si organizza l'interazione dei nodi nelle reti locali, il ruolo principale è assegnato al protocollo del livello di collegamento. Tuttavia, affinché il livello di collegamento possa far fronte a questo compito, la struttura delle reti locali deve essere abbastanza specifica, ad esempio, il protocollo del livello di collegamento più popolare - Ethernet - è progettato per la connessione parallela di tutti i nodi di rete a un bus comune per loro - un pezzo di cavo coassiale. Un approccio simile è quello di utilizzare strutture semplici connessioni via cavo tra computer su una rete locale, corrispondeva all'obiettivo principale fissato dagli sviluppatori delle prime reti locali nella seconda metà degli anni '70. L'obiettivo era trovare una soluzione semplice ed economica per collegare diverse dozzine di computer situati all'interno dello stesso edificio in una rete di computer.

Nello sviluppo della tecnologia Ethernet, sono state create opzioni ad alta velocità: IEEE802.3u/Fast Ethernet e IEEE802.3z/Gigabit Ethernet.

Tecnologia Fast Ethernetè uno sviluppo evolutivo della classica tecnologia Ethernet. I suoi principali vantaggi sono:

1) aumento della banda dei segmenti di rete fino a 100 Mb/s;

2) conservazione del metodo di accesso casuale Ethernet;

3) mantenimento della topologia a stella delle reti e supporto dei tradizionali mezzi di trasmissione dati: doppino intrecciato e cavo in fibra ottica.

Queste proprietà consentono una transizione graduale dalle reti 10Base-T - la variante Ethernet oggi più diffusa - alle reti ad alta velocità che mantengono una continuità significativa con la tecnologia nota: Fast Ethernet non richiede una riqualificazione radicale del personale e la sostituzione di tutte le apparecchiature nodi di rete. Lo standard ufficiale 100Base-T (802.3u) ha stabilito tre diverse specifiche per il livello fisico (in termini di modello OSI a sette livelli) per supportare i seguenti tipi di cablaggio:

1) 100Base-TX per cavo a doppino intrecciato non schermato UTP Categoria 5 a due coppie o cavo a doppino intrecciato schermato STP Tipo 1;

2) 100Base-T4 per cavo a doppino intrecciato non schermato UTP Categoria 3, 4 o 5;

3) 100Base-FX per fibra multimodale.

Gigabit Ethernet 1000Base-T, basata su doppino intrecciato e cavo in fibra ottica. Poiché la tecnologia Gigabit Ethernet è compatibile con 10 Mbps e 100 Mbps Ethernet, è facile migrare a questa tecnologia senza investire molto in software, cablaggio e formazione del personale.

La tecnologia Gigabit Ethernet è un'estensione di IEEE 802.3 Ethernet che utilizza la stessa struttura di pacchetto, formato e supporto per protocollo CSMA/CD, full duplex, controllo del flusso e altro, offrendo teoricamente un aumento delle prestazioni di dieci volte. CSMA / CD (Carrier-Sense Multiple Access with Collision Detection - Multiple access with carrier control and collision detection) è una tecnologia per l'accesso multiplo a un mezzo di trasmissione comune in una rete di computer locale con controllo delle collisioni. CSMA/CD si riferisce a metodi casuali decentralizzati. Viene utilizzato sia nelle reti convenzionali come Ethernet che nelle reti ad alta velocità (Fast Ethernet, Gigabit Ethernet). Chiamato anche protocollo di rete, che utilizza lo schema CSMA/CD. Il protocollo CSMA/CD funziona livello di collegamento nel modello OSI.

Gigabit Ethernet: fornisce una velocità di trasferimento di 1000 Mbps. Sono previste le seguenti modifiche alla norma:

1) 1000BASE-SX - Utilizza un cavo in fibra ottica con una lunghezza d'onda della luce di 850 nm.

2) 1000BASE-LX - Utilizza un cavo in fibra ottica da 1300 nm.

Ethernet, ma anche alle apparecchiature di altre reti meno diffuse.

Adattatori Ethernet e Fast Ethernet

Specifiche dell'adattatore

Schede di rete (NIC, scheda di interfaccia di rete) Ethernet e Fast Ethernet possono essere interfacciate con un computer tramite una delle interfacce standard:

• autobus ISA (Architettura Standard di settore);
• bus PCI (Peripheral Component Interconnect);
• Bus PC Card (aka PCMCIA);

Gli adattatori progettati per il bus di sistema (backbone) ISA, non molto tempo fa erano il tipo principale di adattatori. Il numero di aziende che producevano tali adattatori era elevato, motivo per cui i dispositivi di questo tipo erano i più economici. Gli adattatori ISA sono disponibili nelle versioni a 8 e 16 bit. Gli adattatori a 8 bit sono più economici, mentre gli adattatori a 16 bit sono più veloci. È vero, lo scambio di informazioni sul bus ISA non può essere troppo veloce (nel limite - 16 MB / s, in realtà - non più di 8 MB / s e per adattatori a 8 bit - fino a 2 MB / s). Pertanto, gli adattatori Fast Ethernet, che richiedono tassi di cambio elevati per un funzionamento efficiente, non vengono praticamente prodotti per questo bus di sistema. L'autobus ISA è un ricordo del passato.

Il bus PCI ha praticamente soppiantato il bus ISA e sta diventando il bus di espansione principale per i computer. Fornisce uno scambio di dati a 32 e 64 bit e ha un elevato throughput (teoricamente fino a 264 MB / s), che soddisfa pienamente i requisiti non solo di Fast Ethernet, ma anche di Gigabit Ethernet più veloci. È anche importante che il bus PCI venga utilizzato non solo nei computer IBM PC, ma anche nei computer PowerMac. Inoltre, supporta la modalità di configurazione automatica dell'hardware Plug-and-Play. Apparentemente, nel prossimo futuro, la maggior parte di schede di rete. Lo svantaggio di PCI rispetto al bus ISA è che il numero di slot di espansione in un computer è generalmente ridotto (di solito 3 slot). Ma precisamente schede di rete connettersi prima a PCI.

Bus PC Card (vecchio nome PCMCIA) è utilizzato finora solo nei computer portatili della classe Notebook. In questi computer, il bus PCI interno di solito non è esposto. L'interfaccia PC Card prevede un semplice collegamento a un computer di schede di espansione miniaturizzate e il tasso di cambio con queste schede è piuttosto elevato. Tuttavia, sempre di più computer portatili dotato di built-in schede di rete, poiché la possibilità di accedere alla rete diventa parte integrante del set di funzionalità standard. Questi adattatori integrati sono nuovamente collegati all'interno bus PCI computer.

Quando si sceglie scheda di rete orientato all'uno o all'altro bus, è necessario prima di tutto assicurarsi che ci siano slot di espansione liberi per questo bus nel computer collegato alla rete. Dovresti anche valutare la complessità dell'installazione dell'adattatore acquistato e le prospettive per la produzione di schede di questo tipo. Quest'ultimo potrebbe essere necessario in caso di guasto di un adattatore.

Finalmente incontrarsi di nuovo schede di rete, collegandosi a un computer tramite una porta LPT parallela (stampante). Il vantaggio principale di questo approccio è che non è necessario aprire il case del computer per collegare gli adattatori. Inoltre, in questo caso, gli adattatori non occupano le risorse di sistema del computer, come i canali di interrupt e DMA, così come la memoria e gli indirizzi dei dispositivi I/O. Tuttavia, la velocità di scambio di informazioni tra loro e il computer in questo caso è molto inferiore rispetto a quando si utilizza il bus di sistema. Inoltre, richiedono più tempo del processore per lo scambio con la rete, rallentando così il computer.

Di recente, ci sono sempre più computer in cui schede di rete integrato nella scheda di sistema. I vantaggi di questo approccio sono evidenti: l'utente non deve acquistare una scheda di rete e installarla nel computer. Hai solo bisogno di connetterti cavo di rete a un connettore per computer esterno. Tuttavia, lo svantaggio è che l'utente non può selezionare l'adattatore con le migliori prestazioni.

Per gli altri le caratteristiche più importanti schede di rete possono essere attribuiti:

• metodo di configurazione dell'adattatore;
• dimensione installata sulla scheda memoria tampone e modalità di scambio con esso;
• la possibilità di installare un chip di memoria permanente sulla scheda per l'avvio remoto (BootROM).
• la possibilità di collegare l'adattatore a diversi tipi di mezzi di trasmissione (doppino intrecciato, cavo coassiale sottile e spesso, cavo in fibra ottica);
• la velocità di trasmissione della rete utilizzata dall'adattatore e la disponibilità della sua funzione di commutazione;
• la possibilità di utilizzare la modalità di scambio full duplex dell'adattatore;
• compatibilità dell'adattatore (più precisamente, driver dell'adattatore) con il software di rete utilizzato.

La configurazione dell'adattatore da parte dell'utente è stata utilizzata principalmente per gli adattatori progettati per il bus ISA. La configurazione prevede l'impostazione dell'uso delle risorse del sistema informatico (indirizzi di input/output, canali di interrupt e accesso diretto alla memoria, indirizzi di memoria buffer e memoria di avvio remoto). La configurazione può essere effettuata posizionando gli interruttori (ponticelli) nella posizione desiderata o utilizzando il programma di configurazione DOS fornito con l'adattatore ( Jumperless , Configurazione software). All'avvio di un tale programma, all'utente viene richiesto di impostare la configurazione hardware tramite un semplice menu: selezionare i parametri dell'adattatore. Lo stesso programma te lo permette test di autoverifica adattatore. I parametri selezionati vengono memorizzati nella memoria non volatile dell'adattatore. In ogni caso, nella scelta dei parametri, è necessario evitare conflitti con Dispositivi di sistema computer e altre schede di espansione.

L'adattatore può anche essere configurato automaticamente in modalità Plug-and-Play quando il computer è acceso. Gli adattatori moderni di solito supportano questa modalità, quindi possono essere facilmente installati dall'utente.

Negli adattatori più semplici, lo scambio con la memoria buffer interna dell'adattatore (Adapter RAM) avviene attraverso lo spazio degli indirizzi dei dispositivi I/O. In questo caso, non è necessaria alcuna configurazione dell'indirizzo di memoria aggiuntivo. È necessario specificare l'indirizzo di base della memoria buffer operante in modalità memoria condivisa. È assegnato all'area di memoria superiore del computer (

La rete Ethernet è la più diffusa tra le reti standard. È apparso nel 1972 e nel 1985 è diventato lo standard internazionale. È stato adottato dalle più grandi organizzazioni internazionali di standardizzazione: IEEE Committee 802 (Institute of Electrical and Electronic Engineers) ed ECMA (European Computer Manufacturers Association).

Lo standard si chiama IEEE 802.3 (letto in inglese come "eight oh two dot three"). Definisce l'accesso monocanale multiplo di tipo bus con rilevamento delle collisioni e controllo della trasmissione, ovvero con il già citato metodo di accesso CSMA/CD.

Caratteristiche principali dello standard IEEE 802.3 originale:

topologia - autobus;

mezzo di trasmissione - cavo coassiale;

Velocità di trasferimento - 10 Mbps;

La lunghezza massima della rete è di 5 km;

· numero massimo di iscritti – fino a 1024;

lunghezza del segmento di rete - fino a 500 m;

· numero di abbonati su un segmento – fino a 100;

· modalità di accesso – CSMA/CD;

trasmissione a banda stretta, cioè senza modulazione (monocanale).

A rigor di termini, ci sono piccole differenze tra gli standard IEEE 802.3 ed Ethernet, ma di solito vengono ignorate.

La rete Ethernet è oggi la più diffusa al mondo (oltre il 90% del mercato), presumibilmente lo resterà nei prossimi anni. Ciò è stato in gran parte facilitato dal fatto che fin dall'inizio le caratteristiche, i parametri, i protocolli della rete erano aperti, per cui un numero enorme di produttori in tutto il mondo ha iniziato a produrre apparecchiature Ethernet completamente compatibili tra loro .

In una classica rete Ethernet è stato utilizzato un cavo coassiale da 50 ohm di due tipi (spesso e sottile). Tuttavia, recentemente (dall'inizio degli anni '90), la versione più utilizzata di Ethernet, che utilizza doppini intrecciati come mezzo di trasmissione. È stato inoltre definito uno standard da utilizzare in una rete di cavi in ​​fibra ottica. Sono state apportate le aggiunte appropriate allo standard IEEE 802.3 originale per accogliere queste modifiche. Nel 1995, è apparso uno standard aggiuntivo per una versione più veloce di Ethernet funzionante a una velocità di 100 Mbps (il cosiddetto Fast Ethernet, standard IEEE 802.3u), utilizzando doppino intrecciato o cavo in fibra ottica come mezzo di trasmissione. Nel 1997 è apparsa una versione per una velocità di 1000 Mbit / s (Gigabit Ethernet, standard IEEE 802.3z).

Oltre alla topologia bus standard, vengono sempre più utilizzate topologie passive a stella e ad albero passive. Ciò presuppone l'uso di ripetitori e hub ripetitori che collegano diverse parti (segmenti) della rete. Di conseguenza, una struttura ad albero può essere formata su segmenti tipi diversi(fig.7.1).

Un bus classico o un singolo abbonato può fungere da segmento (parte della rete). Per i segmenti di bus viene utilizzato un cavo coassiale e per i raggi stellari passivi (per il collegamento a un unico hub di computer), vengono utilizzati doppini intrecciati e cavo in fibra ottica. Il requisito principale per la topologia risultante è che non ci siano percorsi chiusi (loop) al suo interno. In effetti, si scopre che tutti gli abbonati sono collegati a un bus fisico, poiché il segnale di ciascuno di essi si propaga in tutte le direzioni contemporaneamente e non torna indietro (come in un anello).

La lunghezza massima del cavo della rete nel suo insieme (il percorso massimo del segnale) può teoricamente raggiungere i 6,5 chilometri, ma praticamente non supera i 3,5 chilometri.

Riso. 7.1. Topologia di rete Ethernet classica.

La rete Fast Ethernet non fornisce una topologia bus fisica, viene utilizzata solo una stella passiva o un albero passivo. Inoltre, Fast Ethernet ha requisiti molto più severi per la lunghezza massima della rete. Dopotutto, se la velocità di trasmissione viene aumentata di 10 volte e il formato del pacchetto viene preservato, la sua lunghezza minima diventa dieci volte inferiore. Pertanto, il valore consentito del tempo di transito del doppio segnale attraverso la rete viene ridotto di un fattore 10 (5,12 µs contro 51,2 µs in Ethernet).

Il codice Manchester standard viene utilizzato per trasmettere informazioni su una rete Ethernet.

L'accesso alla rete Ethernet avviene secondo il metodo random CSMA/CD, che garantisce l'uguaglianza degli abbonati. La rete utilizza pacchetti di lunghezza variabile.

Per una rete Ethernet operante ad una velocità di 10 Mbit/s, lo standard definisce quattro tipologie principali di segmenti di rete orientati a vari mezzi di trasmissione delle informazioni:

· 10BASE5 (cavo coassiale spesso);

· 10BASE2 (cavo coassiale sottile);

· 10BASE-T (doppino);

· 10BASE-FL (cavo in fibra ottica).

Il nome del segmento comprende tre elementi: il numero "10" indica una velocità di trasmissione di 10 Mbps, la parola BASE - trasmissione nella banda base (cioè senza modulazione del segnale ad alta frequenza) e l'ultimo elemento - l'ammissibile lunghezza del segmento: "5" - 500 metri, "2" - 200 metri (più precisamente, 185 metri) o il tipo di linea di comunicazione: "T" - doppino (dall'inglese "twisted-pair"), "F" - cavo in fibra ottica (dall'inglese "fibra ottica").

Allo stesso modo, per una rete Ethernet operante alla velocità di 100 Mbps (Fast Ethernet), lo standard definisce tre tipi di segmenti, che si differenziano per i tipi di mezzi di trasmissione:

100BASE-T4 (quadro doppino);

· 100BASE-TX (doppio doppino);

· 100BASE-FX (cavo in fibra ottica).

Qui il numero "100" indica una velocità di trasmissione di 100 Mbps, la lettera "T" - doppino intrecciato, la lettera "F" - cavo in fibra ottica. I tipi 100BASE-TX e 100BASE-FX sono talvolta raggruppati insieme con il nome 100BASE-X e 100BASE-T4 e 100BASE-TX con il nome 100BASE-T.

Rete Token Ring

La rete Token-Ring (marker ring) è stata proposta da IBM nel 1985 (la prima versione è apparsa nel 1980). Aveva lo scopo di collegare in rete tutti i tipi di computer prodotti da IBM. Il fatto stesso che sia supportato da IBM, il più grande produttore di apparecchiature informatiche, suggerisce che debba ricevere un'attenzione particolare. Ma altrettanto importante, Token-Ring è attualmente lo standard internazionale IEEE 802.5 (sebbene ci siano piccole differenze tra Token-Ring e IEEE 802.5). Questo mette la rete alla pari con Ethernet in stato.

Token-Ring è stato sviluppato come alternativa affidabile a Ethernet. E sebbene Ethernet stia ora sostituendo tutte le altre reti, Token-Ring non può essere considerato irrimediabilmente obsoleto. Più di 10 milioni di computer in tutto il mondo sono collegati da questa rete.

La rete Token-Ring ha una topologia ad anello, sebbene esternamente assomigli più a una stella. Ciò è dovuto al fatto che i singoli abbonati (computer) sono collegati alla rete non direttamente, ma tramite appositi hub o dispositivi di accesso multiplo (MSAU o MAU - Multistation Access Unit). Fisicamente, la rete forma una topologia ad anello a stella (Fig. 7.3). In realtà, gli abbonati sono ancora uniti in un anello, ovvero ciascuno di essi trasmette informazioni a un abbonato vicino e riceve informazioni da un altro.

Riso. 7.3. Topologia Star-ring della rete Token-Ring.

Come mezzo di trasmissione nella rete IBM Token-Ring, è stato inizialmente utilizzato il doppino intrecciato, sia non schermato (UTP) che schermato (STP), ma poi sono apparse opzioni di equipaggiamento per il cavo coassiale e per il cavo in fibra ottica nello standard FDDI.

Principale specifiche versione classica della rete Token-Ring:

· il numero massimo di hub tipo IBM 8228 MAU - 12;

· il numero massimo di abbonati nella rete - 96;

La lunghezza massima del cavo tra l'abbonato e l'hub è di 45 metri;

lunghezza massima del cavo tra gli hub - 45 metri;

La lunghezza massima del cavo che collega tutti gli hub è di 120 metri;

· Velocità di trasferimento dati – 4 Mbps e 16 Mbps.

Tutte le specifiche fornite si applicano all'uso di doppini intrecciati non schermati. Se viene utilizzato un mezzo di trasmissione diverso, le caratteristiche della rete possono differire. Ad esempio, quando si utilizza il doppino intrecciato schermato (STP), il numero di abbonati può essere aumentato a 260 (invece di 96), la lunghezza del cavo - fino a 100 metri (invece di 45), il numero di hub - fino a 33, e la lunghezza totale dell'anello che collega i mozzi - fino a 200 metri. Il cavo in fibra ottica consente di aumentare la lunghezza del cavo fino a due chilometri.

Per trasferire le informazioni in Token-Ring, viene utilizzato un codice bifase (più precisamente, la sua variante con una transizione obbligatoria al centro dell'intervallo di bit). Come con qualsiasi topologia a stella, non è richiesta alcuna terminazione elettrica aggiuntiva o messa a terra esterna. La negoziazione viene eseguita dall'hardware e dagli hub della scheda di rete.

I connettori RJ-45 (per doppino intrecciato non schermato), nonché i connettori MIC e DB9P vengono utilizzati per collegare i cavi in ​​Token-Ring. I fili nel cavo collegano i pin dei connettori omonimi (si usano cioè i cosiddetti cavi "dritti").

La classica rete Token-Ring è inferiore alla rete Ethernet sia in termini di dimensioni consentite che di numero massimo di abbonati. In termini di velocità di trasmissione, attualmente esistono versioni di Token-Ring a 100 Mbps (Token-Ring ad alta velocità, HSTR) e 1000 Mbps (Token-Ring Gigabit). Le aziende che supportano Token-Ring (tra cui IBM, Olicom, Madge) non intendono abbandonare la propria rete, considerandola un degno concorrente di Ethernet.

Rispetto alle apparecchiature Ethernet, le apparecchiature Token-Ring sono notevolmente più costose, poiché utilizzano un metodo di controllo dello scambio più complesso, quindi la rete Token-Ring non è diventata così diffusa.

Tuttavia, a differenza di Ethernet, la rete Token-Ring è molto migliore nel mantenere un livello di carico elevato (oltre il 30-40%) e fornisce tempi di accesso garantiti. Ciò è necessario, ad esempio, nelle reti industriali, dove un ritardo nella risposta a un evento esterno può portare a gravi incidenti.

La rete Token-Ring utilizza il classico metodo di accesso a token, ovvero un token circola costantemente intorno all'anello, al quale gli abbonati possono allegare i propri pacchetti di dati (vedi Fig. 4.15). Ciò implica un vantaggio così importante di questa rete come l'assenza di conflitti, ma ci sono anche degli svantaggi, in particolare la necessità di controllare l'integrità del marcatore e la dipendenza della rete da ciascun abbonato (in caso di malfunzionamento, l'abbonato deve essere escluso dal ring).

Il limite di tempo per la trasmissione di un pacchetto in Token-Ring è di 10 ms. Con un numero massimo di abbonati di 260, il ciclo completo dell'anello sarà di 260 x 10 ms = 2,6 s. Durante questo periodo, tutti i 260 abbonati potranno trasferire i loro pacchetti (se, ovviamente, hanno qualcosa da trasferire). Allo stesso tempo, un token gratuito raggiungerà sicuramente ogni abbonato. Lo stesso intervallo è il limite superiore del tempo di accesso Token-Ring.

Rete Arcnet

Rete Arcnet (o ARCnet dall'inglese Attached Resource Computer Net, rete di computer risorse connesse) è una delle reti più antiche. È stato sviluppato da Datapoint Corporation nel 1977. Non esistono standard internazionali per questa rete, sebbene sia considerata l'antenata del metodo di accesso tramite token. Nonostante la mancanza di standard, la rete Arcnet fino a poco tempo (nel 1980 - 1990) era popolare, anche seriamente in competizione con Ethernet. Un gran numero di aziende ha prodotto apparecchiature per questo tipo di rete. Ma ora la produzione di apparecchiature Arcnet è praticamente interrotta.

Tra i principali vantaggi della rete Arcnet rispetto a Ethernet vi sono il tempo di accesso limitato, l'elevata affidabilità della comunicazione, la facilità di diagnostica e il costo relativamente basso degli adattatori. Gli svantaggi più significativi della rete includono la bassa velocità di trasferimento delle informazioni (2,5 Mbps), il sistema di indirizzamento e il formato del pacchetto.

Per trasmettere informazioni nella rete Arcnet, viene utilizzato un codice piuttosto raro, in cui due impulsi corrispondono a un'unità logica durante un intervallo di bit e un impulso corrisponde a uno zero logico. Ovviamente, questo è un codice auto-sincronizzante che richiede una larghezza di banda del cavo ancora maggiore di quella di Manchester.

Come mezzo di trasmissione nella rete viene utilizzato un cavo coassiale con un'impedenza caratteristica di 93 ohm, ad esempio marca RG-62A/U. Le versioni a doppino intrecciato (schermato e non schermato) non sono ampiamente utilizzate. Sono state proposte anche opzioni in fibra ottica, ma non hanno nemmeno salvato Arcnet.

La rete Arcnet utilizza un bus classico (Arcnet-BUS) e una stella passiva (Arcnet-STAR) come topologia. Gli hub sono usati nella stella. È possibile combinare segmenti bus e segmenti a stella in una topologia ad albero utilizzando hub (come in Ethernet). Il limite principale è che non ci dovrebbero essere percorsi chiusi (loop) nella topologia. Un'altra limitazione: il numero di segmenti collegati in daisy chain tramite hub non deve superare tre.

Pertanto, la topologia della rete Arcnet è la seguente (Fig. 7.15).

Riso. 7.15. Topologia della rete di tipo bus Arcnet (B - adattatori per funzionamento bus, S - adattatori per funzionamento a stella).

Le principali caratteristiche tecniche della rete Arcnet sono le seguenti.

· Mezzo di trasmissione – cavo coassiale, doppino intrecciato.

· La lunghezza massima della rete è di 6 chilometri.

· La lunghezza massima del cavo dall'abbonato all'hub passivo è di 30 metri.

· La lunghezza massima del cavo dall'abbonato all'hub attivo è di 600 metri.

· La lunghezza massima del cavo tra hub attivi e passivi è di 30 metri.

· La lunghezza massima del cavo tra gli hub attivi è di 600 metri.

Il numero massimo di abbonati nella rete è 255.

Il numero massimo di abbonati sul segmento bus è 8.

· La distanza minima tra gli abbonati nell'autobus è di 1 metro.

· La lunghezza massima del segmento di pneumatico è di 300 metri.

· Velocità di trasferimento dati - 2,5 Mbps.

Quando si creano topologie complesse, è necessario assicurarsi che il ritardo di propagazione del segnale nella rete tra gli abbonati non superi i 30 μs. L'attenuazione massima del segnale nel cavo a una frequenza di 5 MHz non deve superare 11 dB.

La rete Arcnet utilizza un metodo di accesso tramite token (trasferimento dei diritti), ma è leggermente diverso da quello della rete Token-Ring. Questo metodo è il più vicino a quello fornito nello standard IEEE 802.4.

Proprio come nel caso di Token-Ring, i conflitti in Arcnet sono completamente esclusi. Come qualsiasi rete a token, Arcnet mantiene bene il carico e garantisce la quantità di tempo di accesso alla rete (a differenza di Ethernet). Il tempo totale per il marcatore per ignorare tutti gli abbonati è 840 ms. Di conseguenza, lo stesso intervallo determina il limite superiore del tempo di accesso alla rete.

Il marcatore è formato da un abbonato speciale: il controller di rete. È l'abbonato con l'indirizzo minimo (zero).

Rete FDDI

La rete FDDI (dall'inglese Fiber Distributed Data Interface, interfaccia dati distribuiti in fibra ottica) è uno degli ultimi sviluppi negli standard delle reti locali. Lo standard FDDI è stato proposto dall'American National Standards Institute ANSI (specifica ANSI X3T9.5). Successivamente è stata adottata la norma ISO 9314, corrispondente alle specifiche ANSI. Il livello di standardizzazione della rete è piuttosto elevato.

A differenza di altre reti locali standard, lo standard FDDI era inizialmente focalizzato sull'elevata velocità di trasmissione (100 Mbps) e sull'uso del cavo in fibra ottica più avanzato. Pertanto, in questo caso, gli sviluppatori non sono stati vincolati dal quadro dei vecchi standard, incentrati sulle basse velocità e sul cavo elettrico.

La scelta della fibra come mezzo trasmissivo ha determinato tali vantaggi nuova rete, come elevata immunità ai disturbi, massima segretezza di trasmissione delle informazioni e ottimo isolamento galvanico degli abbonati. L'elevata velocità di trasmissione, molto più facile da ottenere con il cavo in fibra ottica, consente molte attività che non sono possibili con reti più lente, come la trasmissione di immagini in tempo reale. Inoltre, il cavo in fibra ottica risolve facilmente il problema della trasmissione di dati su una distanza di diversi chilometri senza ritrasmissione, il che consente di realizzare grandi reti che coprono anche intere città e allo stesso tempo hanno tutti i vantaggi delle reti locali (in particolare , basso livello errori). Tutto ciò ha determinato la popolarità della rete FDDI, sebbene non sia ancora così diffusa come Ethernet e Token-Ring.

Lo standard FDDI si basava sul metodo di accesso ai token previsto dallo standard internazionale IEEE 802.5 (Token-Ring). Differenze insignificanti rispetto a questo standard sono determinate dalla necessità di garantire un'elevata velocità di trasmissione delle informazioni su lunghe distanze. Topologia di rete FDDI è un anello, la topologia più adatta per il cavo in fibra ottica. La rete utilizza due cavi in ​​fibra ottica multidirezionali, di cui uno solitamente di riserva, tuttavia questa soluzione consente anche l'utilizzo della trasmissione di informazioni full-duplex (contemporaneamente in due direzioni) con velocità doppia rispetto a quella effettiva di 200 Mbps (mentre ciascuna dei due canali opera ad una velocità di 100 Mbps). Una topologia ad anello a stella viene utilizzata anche con hub inclusi nell'anello (come in Token-Ring).

Caratteristiche tecniche di base della rete FDDI.

Il numero massimo di abbonati alla rete è 1000.

· La lunghezza massima dell'anello di rete è di 20 chilometri.

· La distanza massima tra gli abbonati alla rete è di 2 chilometri.

· Mezzo trasmissivo – cavo in fibra ottica multimodale (è possibile utilizzare un doppino elettrico intrecciato).

· Metodo di accesso – marcatore.

· Velocità di trasferimento delle informazioni – 100 Mbit/s (200 Mbit/s per la modalità di trasferimento duplex).

Lo standard FDDI presenta vantaggi significativi rispetto a tutte le reti discusse in precedenza. Ad esempio, una rete Fast Ethernet con la stessa larghezza di banda di 100 Mbps non può eguagliare FDDI in termini di dimensioni di rete consentite. Inoltre, il metodo di accesso ai marker FDDI, a differenza di CSMA/CD, garantisce tempi di accesso garantiti e assenza di conflitti a qualsiasi livello di carico.

La limitazione sulla lunghezza totale della rete di 20 km non è dovuta all'attenuazione dei segnali nel cavo, ma alla necessità di limitare il tempo di completa propagazione del segnale attorno all'anello al fine di garantire il tempo di accesso massimo consentito. Ma la distanza massima tra gli abbonati (2 km con un cavo multimodale) è determinata proprio dall'attenuazione dei segnali nel cavo (non deve superare gli 11 dB). È anche possibile utilizzare un cavo monomodale, nel qual caso la distanza tra gli abbonati può raggiungere i 45 chilometri e la lunghezza totale dell'anello è di 200 chilometri.

C'è anche un'implementazione di FDDI su un cavo elettrico (CDDI - Copper Distributed Data Interface o TPDDI - Twisted Pair Distributed Data Interface). Questo utilizza un cavo di categoria 5 con connettori RJ-45. La distanza massima tra gli abbonati in questo caso non deve essere superiore a 100 metri. Il costo delle apparecchiature di rete su un cavo elettrico è molte volte inferiore. Ma questa versione della rete non ha più vantaggi così evidenti rispetto alla concorrenza come l'originale FDDI in fibra ottica. Le versioni elettriche di FDDI sono molto meno standardizzate delle fibre ottiche, quindi l'interoperabilità tra apparecchiature di diversi produttori non è garantita.

Per la trasmissione dei dati in FDDI viene utilizzato un codice 4V / 5V, sviluppato appositamente per questo standard.

Lo standard FDDI, al fine di ottenere un'elevata flessibilità di rete, prevede l'inclusione nell'anello di due tipologie di abbonati:

· Gli abbonati (stazioni) di classe A (abbonati a doppia connessione, DAS - Dual-Attachment Stations) sono collegati ad entrambi gli anelli (interno ed esterno) della rete. In questo caso si realizza la possibilità di scambio a velocità fino a 200 Mbps o cavo di rete ridondante (se il cavo principale è danneggiato, viene utilizzato un cavo di backup). Le apparecchiature di questa classe sono utilizzate nelle parti più critiche della rete in termini di velocità.

· Gli abbonati (stazioni) di classe B (abbonati a connessione singola, SAS - Single-Attachment Stations) sono collegati a un solo anello (esterno) della rete. Sono più semplici ed economici degli adattatori di classe A, ma non hanno le loro capacità. Possono essere collegati alla rete solo tramite un hub o un interruttore di bypass che li disattiva in caso di incidente.

Oltre agli abbonati effettivi (computer, terminali, ecc.), la rete utilizza concentratori di cablaggio, la cui inclusione consente di raccogliere tutti i punti di connessione in un unico luogo per monitorare il funzionamento della rete, diagnosticare guasti e semplificare la riconfigurazione. Quando si utilizzano diversi tipi di cavi (ad esempio cavo in fibra ottica e doppino intrecciato), l'hub svolge anche la funzione di convertire segnali elettrici in segnali ottici e viceversa. Gli hub sono disponibili anche in doppia connessione (DAC - Dual-Attachment Concentrator) e connessione singola (SAC - Single-Attachment Concentrator).

Un esempio di configurazione di rete FDDI è mostrato in fig. 8.1. Il principio di combinazione dei dispositivi di rete è illustrato nella Figura 8.2.

Riso. 8.1. Esempio di configurazione della rete FDDI.

A differenza del metodo di accesso offerto dallo standard IEEE 802.5, FDDI utilizza il cosiddetto passaggio di token multipli. Se nel caso della rete Token-Ring, un nuovo token (gratuito) viene trasmesso dall'abbonato solo dopo che il suo pacchetto gli è tornato, allora in FDDI il nuovo token viene trasmesso dall'abbonato subito dopo la fine della trasmissione di il pacchetto da lui (simile a come questo viene fatto con il metodo ETR nella rete Token-Ring).

In conclusione, va notato che nonostante gli evidenti vantaggi di FDDI questa rete non molto utilizzato, il che è dovuto principalmente all'alto costo delle sue apparecchiature (dell'ordine di diverse centinaia e persino migliaia di dollari). Lo scopo principale di FDDI ora sono le reti backbone (backbone) di base che combinano diverse reti. FDDI viene utilizzato anche per collegare potenti workstation o server che richiedono uno scambio ad alta velocità. Fast Ethernet dovrebbe sostituire FDDI, ma i vantaggi del cavo in fibra ottica, il controllo dei token e le dimensioni della rete record consentono a FDDI di distinguersi oggi. E nei casi in cui il costo dell'hardware è fondamentale, una versione twisted pair di FDDI (TPDDI) può essere utilizzata in aree non critiche. Inoltre, il costo dell'hardware FDDI può diminuire notevolmente all'aumentare del volume della sua produzione.

Rete 100VG-AnyLAN

La 100VG-AnyLAN è una delle ultime LAN ad alta velocità lanciate sul mercato di recente. È conforme allo standard internazionale IEEE 802.12, quindi il livello della sua standardizzazione è piuttosto elevato.

I suoi principali vantaggi sono un tasso di cambio elevato, un costo dell'attrezzatura relativamente basso (circa il doppio dell'attrezzatura della maggior parte rete popolare Ethernet 10BASE-T), un metodo di controllo dello scambio centralizzato e privo di conflitti e compatibilità a livello di pacchetto con reti Ethernet e Token-Ring.

Nel nome della rete 100VG-AnyLAN, il numero 100 corrisponde a una velocità di 100 Mbps, le lettere VG indicano un doppino non schermato economico di categoria 3 (Voice Grade) e AnyLAN (qualsiasi rete) indica che la rete è compatibile con le due reti più comuni.

Principali caratteristiche tecniche della rete 100VG-AnyLAN:

· Velocità di trasferimento - 100 Mbps.

Topologia: una stella con possibilità di costruire (albero). Il numero di livelli in cascata di concentratori (hub) è fino a 5.

· Metodo di accesso - centralizzato, senza conflitti (Priorità della domanda - con richiesta di priorità).

· Il mezzo di trasmissione è un doppino intrecciato non schermato (cavi UTP di categoria 3, 4 o 5), un doppino intrecciato (cavo UTP di categoria 5), ​​un doppino intrecciato schermato (STP) e un cavo in fibra ottica. Ora il doppino quadruplo è per lo più comune.

· La lunghezza massima del cavo tra un hub e un abbonato e tra gli hub è di 100 metri (per cavo UTP di categoria 3), 200 metri (per cavo UTP di categoria 5 e cavo schermato), 2 chilometri (per cavo in fibra ottica). La dimensione massima possibile della rete è di 2 chilometri (determinata dai ritardi consentiti).

Il numero massimo di iscritti è 1024, il numero consigliato è fino a 250.

Pertanto, i parametri della rete 100VG-AnyLAN sono abbastanza vicini a quelli della rete Fast Ethernet. Tuttavia, il principale vantaggio di Fast Ethernet è la sua piena compatibilità con la più comune rete Ethernet (nel caso di 100VG-AnyLAN, questo richiede un bridge). Allo stesso tempo, non può essere scontata nemmeno la gestione centralizzata di 100VG-AnyLAN, che elimina i conflitti e garantisce il valore massimo del tempo di accesso (che non è previsto nella rete Ethernet).

Un esempio della struttura di una rete 100VG-AnyLAN è mostrato in Fig. 8.8.

La rete 100VG-AnyLAN è costituita da un hub centrale (principale, root) di livello 1, al quale possono essere collegati sia i singoli abbonati che gli hub di livello 2, a cui possono essere collegati a loro volta abbonati e hub di livello 3, ecc. In questo caso, la rete non può avere più di cinque di questi livelli (nella versione originale non ce n'erano più di tre). La dimensione massima della rete può essere di 1000 metri per doppino intrecciato non schermato.

Riso. 8.8. Struttura di rete 100VG-AnyLAN.

A differenza degli hub non intelligenti di altre reti (ad es. Ethernet, Token-Ring, FDDI), gli hub di rete 100VG-AnyLAN sono controller intelligenti che controllano l'accesso alla rete. Per fare ciò, monitorano continuamente le richieste su tutte le porte. I concentratori ricevono i pacchetti in arrivo e li inviano solo agli abbonati a cui sono indirizzati. Tuttavia, non eseguono alcuna elaborazione delle informazioni, ovvero, in questo caso, si scopre che non è ancora una stella attiva, ma nemmeno passiva. Gli hub non possono essere chiamati abbonati a tutti gli effetti.

Ciascuno degli hub può essere configurato per funzionare con i formati di pacchetto Ethernet o Token-Ring. In questo caso, gli hub dell'intera rete dovrebbero funzionare con pacchetti di un solo formato. I bridge sono necessari per comunicare con le reti Ethernet e Token-Ring, ma i bridge sono abbastanza semplici.

Gli hub hanno una porta di livello superiore (per la connessione a un hub di livello superiore) e diverse porte di livello inferiore (per la connessione degli abbonati). Un computer (stazione di lavoro), server, bridge, router, switch può fungere da abbonato. Un altro hub può anche essere collegato alla porta di livello inferiore.

Ciascuna porta hub può essere impostata su una delle due modalità possibili lavori:

· La modalità normale prevede l'inoltro all'abbonato collegato alla porta, solo dei pacchetti indirizzati a lui personalmente.

· La modalità monitor presuppone l'inoltro all'abbonato collegato alla porta, tutti i pacchetti in arrivo al concentratore. Questa modalità consente a uno degli abbonati di controllare il funzionamento dell'intera rete nel suo insieme (per eseguire la funzione di monitoraggio).

Il metodo di accesso alla rete 100VG-AnyLAN è tipico per le reti a stella.

Quando si utilizza un doppino intrecciato quad, ciascuno dei quattro doppini intrecciati viene trasmesso a 30 Mbps. La velocità di trasferimento totale è di 120 Mbps. Tuttavia informazioni utili grazie all'utilizzo del codice 5B/6B, viene trasmesso a soli 100 Mbps. Pertanto, la larghezza di banda del cavo deve essere di almeno 15 MHz. Questo requisito è soddisfatto da un cavo con doppino categoria 3 (larghezza di banda - 16 MHz).

Pertanto, la rete 100VG-AnyLAN è soluzione conveniente per aumentare la velocità di trasferimento fino a 100 Mbps. Tuttavia, non ha la piena compatibilità con nessuna delle reti standard, quindi il suo destino futuro è problematico. Inoltre, a differenza della rete FDDI, non ha parametri di record. Molto probabilmente, 100VG-AnyLAN, nonostante il supporto di aziende rispettabili e un alto livello di standardizzazione, rimarrà solo un esempio di soluzioni tecniche interessanti.

Nella più comune rete Fast Ethernet da 100 Mbit, 100VG-AnyLAN fornisce il doppio della lunghezza del cavo UTP di categoria 5 (fino a 200 metri), nonché un metodo di controllo del traffico senza contese.